
1588
.pdf
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х См е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
иМин стерство наук высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное юджетное о разовательное учреждение высшего образования « ибирск й государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)»
Кафедра «бТепловые двигатели и автотракторное электрооборудование»
ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ И АПОЛИМЕРЫ
Методические указанияДк лабораторным работам
2-е изд., деривативное, дополненное
Составители: В.В. Максимов, А.Л. ванов
Омск ▪ 2018 И

|
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, при- |
УДК 656.1(075) |
чиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция марки- |
ББК 30.82.73 |
ровке не подлежит. |
Т38 |
|
Рецензент: канд. техн. наук., доц. кафедры “Э и РА” В.А. Лисин
СибАДИРабота утверждена редакционно – издательским советом СибАДИ В качестве методических указаний.
Т38 Техн ческ е ж дкости и полимеры [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным ра отам / сост. В.В. Максимов, А.Л. Иванов. – 2-е изд., дериват вное, дополненное. − (Серия внутривузовских методических указаний ибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : Си АДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/ cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Приведены методы определения важнейших показателей качества техниче-
ских жидкостей полимеров.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначены для о учающихся всех форм обучения по направлению бакалавриата «Энергетическое машиностроение».
Системные требования: Intel, 3,4 GHz 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка Е.В. Садина Издание второе, деривативное, дополненное. Дата подписания к использованию 19.04.2018
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ, 644080, г.Омск, пр.Мира,5 РИО ИПК СибАДИ. 644080. г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО СибАДИ, 2018
Введение
В России эксплуатируется большое количество автотракторной, дорожно-строительной и другой специальной техники, требующей при проведении технического обслуживания текущего ремонта и
восстановления деталей и узлов, а также их защиты от коррозии специальных материалов и технологии, базирующихся на полимерах и техническ х ж дкостях.
СибАДИФГБОУ ВО «СибАДИ».
овременный спец алист должен знать современные материалы для защ ты образцов техники от коррозии, для придания изделию декорат вных свойств с помощью покрытий полученных на основе
полимеров, спосо ы длительного сохранения работоспособности об-
разцов техн ки. Спец алист должен приобрести навыки определения показателей качества лакокрасочных материалов, покрытий на их основе, для того, что ы о основать применение того или иного мате-
риала для спользован я в определенных условиях эксплуатации, их класс ф кац ю, прав ла хранения, экологические свойства.
В практ куме пр ведены ла ораторные работы, охватывающие основные разделы курсов «Полимерные материалы», «Лакокрасочные покрытия в машиностроение». Целью лабораторных работ является формирование знаний у студентов технических специальностей в области теории и практики рационального использования техниче-
ских жидкостей и полимеров.
При составлении практикума был учтен многолетний опыт орга-
низации |
проведения лабораторных работ на кафедре «Тепловые |
||
двигатели |
и |
автотракторное |
электрооборудование» |
3
Лабораторная работа № 1 ОЦЕНКА СВОЙСТВ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
1.1. Цель и задачи лабораторной работы
Формирование и закрепление знаний по разделу курса. Приобретение навыков и умения определения показателей, характеризующих свойства растворителей.
|
|
1.2. Определение летучести |
испаре |
||
Сущность метода заключается в определении продолжительности |
||
|
н я раствор теля по отношению к продолжительности испарения |
|
этилового эф ра ли кс лола. |
||
Пр |
боры |
|
, реакт вы, принадлежности: |
||
- |
Раствор тель Р-60, представляющий собой смесь этанола и |
|
этилцеллозольва в соотношении 70: 30 [1, с. 174]. |
||
- |
Эф р эт ловый, медицинский. |
|
- |
|
А |
Аналитические весы (точн. взв. 0,0002 г). |
||
- Установка (рис. 1.1), представляющая собой деревянный шкаф, |
в переднейи задней стенках которого расположены смотровые окна, а в боковых – отверстия, в которые устанавливают свободно вращающийся деревянный зажим для закрепления беззольного фильтра.
Порядок выполнения Дработы. В деревянный шкаф
(см. рис. 1.1) при помощи зажима устанавливают беззольный фильтр в горизонтальном положении. На фильтр из пипетки капают каплю этилового эфира и включают секундомер. Затем поворотом зажима устанавливают фильтр в вертикальное положение между смотровыми стеклами 2 и по секундомеру отмечают момент испаренияИпятна этилового эфира, наблюдая через смотровое окно. После этого пипетку промывают и заполняют растворителем Р-60. Продолжительность испарения растворителя определяется так же, как и этилового эфира. При этом обязательным условием являются одинаковые высота в пипетке внесенного растворителя и этилового эфира и расстояние от кончика пипетки добеззольного фильтра. Испытание проводится при20±2 °С.
Обработка результатов опыта. Летучесть растворителя X (с)
вычисляют по формуле
X = τ1/τ2 ,
4

где τ1 – продолжительность испарения растворителя, с; τ2 – продолжительность испарения этилового эфира, с.
СлетучестиР . 1.1. Установка для определения растворителя:1 – пипетка;
б2 – смотровое окно; 3 – боковые отверстия
1.3. Определение плотности растворителя с помощью пикнометра
Метод основан на сравнении масс растворителя и воды, взятых в
одинаковом объеме при одной и той жетемпературе. |
|||
|
|
Д |
|
Приборы, реактивыА, принадлежности: |
|||
- Ксилол, хч. |
|
И |
|
- Этанол,хч. |
|
||
- |
Дистиллированная вода. |
|
|
- |
Аналитические весы (точн. взв. 0,0002 г). |
||
- |
Пикнометр типа ПЖ-2 (рис. 1.2). |
|
- Электрический лабораторный сушильный шкаф. Подготовка к анализу. Пикнометр ПЖ-2 промывают этанолом
и высушивают при 110±5°С до постоянной массы.
Порядок выполнения работы. Пикнометр ПЖ-2, высушенный до постоянной массы, заполняют дистиллированной водой несколько выше метки, закрывают пробкой и выдерживают при 20±0,1°С в течение 10 мин. При этой температуре доводят уровень воды до метки, отбирая излишки воды в пикнометре пипеткой. После этого пикнометр вновь закрывают пробкой и выдерживают при той же температуре еще 10 мин, контролируя положение мениска воды в пикнометре, который
5

должен точно соответствовать метке на пикнометре. |
|
|
|
||
Затем пикнометр взвешивают и выливают из него |
|
|
|
||
воду, |
ополаскивают этанолом и в ысушивают при |
|
|
|
|
110±5 ° в течение времени, при котором ранее была |
|||||
С |
|
|
|
|
|
достигнута постоянная масса. После этого в пикнометр |
|
|
|
||
вносят ксилол и проводят те же операции, что и при |
|||||
введен |
вп кнометр д стиллированной воды. |
|
|
|
|
Обработка результатов опыта. Плотность рас- |
|
|
|
||
творителя |
|
|
|
||
|
р(г/см3) рассч тывается по формуле |
|
|
|
|
|
p = (m2 −m) 0,99823 , |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
m1 −m |
|
|
|
где m2 |
– масса п кнометра с растворителем, г; т – |
|
|
|
|
масса п кнометра, г; т1 – масса пикнометра с дис- |
Рис. 1.2. Пикнометр |
||||
тиллированной водой, г; 0,99823 – плотность воды |
|
|
типаПЖ-2 |
||
при 20±0,1 °С, г/см3. |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1.4. Определение температуры вспышки растворителя |
|||||
|
|
Д |
|||
|
|
в открытом тигле |
|
|
|
Сущность метода заключается в охлаждении растворителя, последующем его нагревании и фиксировании температуры вспышки паров растворителя под воздействием пламени.
Приборы, реактивы, принадлежностиИ:
- Этанол.
- Сосуд Дьюара с жидким азотом.
- Газовая горелка с диаметром сопла 1 мм. - Барометр мембранный метеорологический.
Прибор ТВ (рис. 1.3) состоит из нагревательного устройства 6, воздушной ванны 1, выполненной из стали, на дне которой уложена прокладка из асбестового картона 5, а сверху помещается кольцо из паронита; трехстворчатого металлического экрана, с внутренней стороны окрашенного в черный цвет.
6

Подготовка к испытанию. Этанол охлаждают до 0 °С, после чего |
|||||
помещают в тигель до уровня на 12 мм ниже краятигля. Тигель 2 с рас- |
|||||
творителем устанавливают в нагревательную ванну прибора ТВ. В дер- |
|||||
С |
|
|
|
|
|
жатель штатива укрепляют термометр таким образом, чтобы резервуар со |
|||||
ртутью находился в центретигля на расстоянии, равном от дна тигля и до |
|||||
поверхности раствор теля. Затем прибор с трех сторон окружают экра- |
|||||
ном для защ ты пламени от движения воздуха и устанавливают в вытяж- |
|||||
выполнения |
|
нагревают |
растворитель в 5– |
||
номшкафу. |
|
|
|
|
|
Порядок |
ра оты. Определение ориенти- |
||||
|
|
ровочной |
температуры |
||
б |
|
растворителя |
|||
|
|
вспышки |
|||
|
|
(этанола). Включив устройство, |
|||
|
|
6 °С/мин, |
контролируя ее секундо- |
||
А |
|
||||
|
|
мером. Через каждые 5°С повы- |
|||
|
|
шения температуры зажигают га- |
|||
|
|
зо-вую горелку 4, при этом длина |
|||
|
|
пламени строго регулируется от 4 |
|||
|
|
до 5 мм. Пламя газовой горелки |
|||
|
|
проносят от одной стороны тигля |
|||
|
|
до другой в |
течение 1–2 с на рас- |
||
|
|
стоянии 13–15 мм от поверхнос- |
|||
|
|
ти этанола, помещенного в тигле. |
|||
|
|
|
И |
||
Рис. 1.3. Прибор ТВ для определения |
Если наблюдается вспышка паров |
||||
температуры вспышки в открытом Драстворителя, нагревание прекра- |
|||||
тигле: 1 – нагревательная ванна; 2 – |
щают и фиксируют показания тер- |
||||
тигель; 3 – термометр; 4 – газовая го- |
мометра |
в |
момент |
появления |
|
релка; 5 – асбестовая прокладка; |
вспышки паров этанола. |
Эту тем- |
|||
6 – электроплитка |
|
пературу принимают за ориентировочную температуру вспышки Твс. Если же вспышки не произошло, нагревание растворителя продолжают, повторяя испытание на вспышку с помощью газовой горелки дотех пор, пока не будет отмечен момент вспышки растворителя и зафиксирована температура, которая принимается заориентировочную температурувспышки.
7
Определение температуры вспышки этанола. Основные испытания определения Твс растворителя проводят на трех образцах этанола с той же последовательностью, что и при предварительных испытаниях.
Этанол, помещенный в тигель ванны, нагревают до температуры
Сгорелки так же, как это производилось при определении ориентировочной Твс. Определен е повторяют трижды для трех порций растворителя. При каждом определен и за температуру вспышки принимают показания термометра в момент появления пламени над всей поверхностью раствор теля линад еечастью.
вспышки. Затем нагревание производится со скоростью 20 °С/мин до температуры вспышки растворителя. После этого через каждый 1 °С
проводят спытан е на вспышку паров растворителя с помощью газовой
считыОбработка результатов опыта. Температуру вспышки Твс расвают как среднее арифметическое из трех определений основных
ГОСТ 12.1.044б-84)
испытан й с поправкой на арометрическоедавление.
Поправку t определяют по формуле (в соответствии с
|
∆t =101,3 − P 0,9, |
|
|
|
|
3,3 |
|
где Р – фактическое барометрическоеАдавление, кПа. |
|||
В журнал записывается весь ход определенияТвс (как при ориен- |
|||
тировочных,так и при основных испытаниях). |
|
||
Температуру вспышкиТвс |
рассчитывают по формуле |
||
|
|
Д |
|
|
|
n |
|
|
Твс = a0 +a jtкип + ∑a jbj , |
||
|
|
ι=2 |
|
где a0 – |
коэффициент, равный –73,14 °С; aj – безразмерный коэф- |
||
фициент, |
равный 0,659; tкип – |
|
И |
температура кипения испытуемого |
растворителя, °С; аj – эмпирический коэффициент, значение которого зависит от вида структурной группы растворителя, °С (для группы О–Н значение аj = 23,9 °С); bj – число структурных групп вида j в молекуле.
8
Ниже приведены данные значения аj для ряда структурных групп растворителей:
труктурная группа |
aj, °С |
Структурная группа |
aj, °С |
|
растворителя |
|
растворителя |
|
|
|
-С |
-2,030 |
С=О |
11,660 |
|
- Н |
1,105 |
О- Н |
23,900 |
|
-О |
2,470 |
М- Н |
5,830 |
|
= |
1,720 |
С≡К |
12,130 |
|
- N |
14,150 |
|
|
задачи |
|
|
||
С |
1.5. Содержание отчета |
|
||
1. |
Назван е, цель |
|
ра оты. |
|
2. |
Оп сан е пр |
оров и методов для определения показателей, ха- |
||
рактер зующ х свойстварастворителей. |
|
|||
3. |
Занесен е результатов определения показателей в соответст- |
|||
вующ е табл цы отчета. |
|
|
||
|
А |
|
||
|
бКонтрольные вопросы |
|
||
1. |
Что такое летучесть растворителя по эфиру? |
|
||
2. |
|
|
Д |
|
Как определяется летучесть растворителя по эфиру? |
|
|||
3. |
Что такое относительная плотность растворителя? |
|
||
4. |
Как определяется относительная плотность растворителя? |
|||
5. |
Каким образом определяется температура вспышки раство- |
|||
рителя в открытом тигле? |
ИСТЕМ |
|||
6. |
Что характеризует температура вспышки в открытом тигле? |
Лабораторная работа № 2 ИСПЫТАНИЕ ЛАКОВЫХ
И ПИГМЕНТИРОВАННЫХ С В ЖИДКОМ И ПОРОШКООБРАЗНОМ СОСТОЯН ЯХ
2.1. Цель и задачи лабораторной работы
Формирование и закрепление знаний по разделу курса. Приобретение навыков и умения определения показателей, характеризующих лаковые и пигментированные системы в жидком и порошкообразном состояниях.
9

2.2.Определение условной вязкости лакокрасочных материалов
Метод заключается в определении продолжительности истечения
(всекундах) |
определенного объема лако- |
|
|
|
||
С |
|
|
|
|
||
красочного материала через сопло заданного |
|
|
|
|||
размера. За условную вязкость принимают про- |
|
|
|
|||
должительность истечения 100мл материала че- |
|
|
|
|||
рез сопло д аметром 2,4 или 6 мм. |
|
|
|
|||
Матер алы, реактивы и приборы: |
|
|
|
|||
ли |
|
|
|
|||
- |
Пентафталевая эмаль ПФ-214. |
|
|
|
||
- |
Кс лол. |
|
|
|
|
|
- |
Анал т ческ е весы (точн. взв. |
|
|
|
||
0,0002 г). |
|
|
|
|
|
|
В |
скоз |
метр ВЗ-246 (рис.2.1) представля- |
|
|
|
|
ет собой дюралевый |
пластмассовый цилин- |
|
|
|
||
дрическ й сосуд т па воронки, переходящий в |
|
|
|
|||
полый конус вмест мостью 100±0,5 мл. Верх- |
|
|
|
|||
ний край ци- |
|
|
|
|
|
|
линдрическойбчасти воронки имеет желоб для |
|
Рис. 2.1. Общий вид |
||||
слива избытка испытуемого лакокрасочного ма- |
|
|||||
териала. Коническая часть воронки заканчивает- |
вискозиметра ВЗ-246: |
|||||
|
1 – съемное сопло; |
|||||
|
|
|
Д |
|||
ся соплом. Используются сопла диаметром 2,4 |
2 – |
воронка; 3 – желоб; |
||||
и 6 мм и секундомер.А |
|
4 – штатив |
||||
Вариант 1.Определение условной вяз- |
|
|
|
кости эмали ПФ-214 в исходном состоянии.
214 тщательно размешивается и фильтруется через сетку № 02-01 или через два слоя марли, после чего эмаль выдерживают в течение 5 мин для выхода пузырьков воздуха.
Подготовка к испытанию. Подготовка эмали. Эмаль ПФ- И
Подготовка вискозиметра. Вискозиметр ВЗ-246 с соплом 4 мм устанавливают в горизонтальном положении на штативе. Под сопло вискозиметра ставят стеклянный стакан, отверстие сопла закрывают.
Порядок выполнения работы. В вискозиметр ВЗ-246 с соплом 4 мм вносят эмаль ПФ-214 до краев. Температура окружающей среды (или эмали) должна быть равна 20±0,5 °С. Затем отверстие сопла открывается и одновременно с появлением первой падающей капли эмали включается секундомер, который останавливают при появлении
10