Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Свойства компонентов полимерных композиционных материалов. Лабораторный практикум
.pdf
. (4.3)
Тогда если подставить в уравнение (4.3) чему равен V
, то полу-
цил
чается, что мкм.
4. Рассчитывается диаметр эквивалентной сферы по формуле
. (4.4)
Таким образом, диаметр сферы, эквивалентной по объему цилиндру с высотой 100 мкм и диаметром 20 мкм равен Dэ = 2 · 19,57 =
39,1 мкм.
Последовательность проведения работы
1.1. Определение геометрических размеров и формы частиц
коротковолокнистых наполнителей
1. Равномерно распределить небольшое количество дисперсного
наполнителя на плоской поверхности.
2. С помощью штангенциркуля или микрометра, а для очень малых частиц (< 0,1 мм) при помощи микроскопа измерить геометрические размеры частиц.
3. Определить формы частиц различных дисперсных наполнителей и зарисовать их.
1.2. Определение формы и размеров частиц
порошковых наполнителей
1. Небольшое количество наполнителя поместить на предметное
стекло, предварительно смоченное водой, и сверху закрыть вторым
предметным стеклом.
2. Добиться распределения наполнителя и отделения частицы от
частицы путем небольшого перемещения предметных стекол вдоль
друг друга.
3. Установить образец на предметный столик микроскопа.
4. Подобрать соответствующее увеличение и резкость.
51
5. Определить форму частиц наполнителя и зарисовать их.
6. Определить основные размеры частиц:
– для частиц близких к сферической форме - диаметр;
– для частиц близких к цилиндрической формы – диаметр и вы-
соту,
– для частиц близких к прямоугольной форме – длину, ширину и
высоту.
7. Рассчитать объем частиц V
(мкм3) близких к цилиндриче-
цил
ской форме по формуле (1.1).
8. Рассчитать объем частиц Vпр (мкм3) близких к прямоугольной
форме по формуле
, (4.5)
где L – длина образца, см; H – высота образца, см; B – ширина образца, см.
9. Рассчитать радиус сферы с эквивалентным объемом Х (мкм)
для частиц близких к цилиндрической и прямоугольной форме по
формуле (4.4).
Таблица 4.1
Определение геометрических размеров, формы и
размеров дисперсных частиц
Размеры частиц, мкм
№
Материал
образца
1
…
Форма
частиц
V,
мкм
Диаметр
Длина
Ширина
Толщина
R,
3
мкм
ДЭС
10. Рассчитать диаметр эквивалентной сферы (ДЭС) Dэ (мкм) для
частиц близких к цилиндрической и прямоугольной форме по формуле (4.5).
11. Аналогично исследовать все образцы дисперсных наполнителей.
52
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицу 4.1.
2. Определение гранулометрического состава
дисперсных наполнителей
Цель работы – изучить метод ситового анализа и определить
гранулометрический состав наполнителей.
Материалы и оборудование
1. Древесные опилки.
2. Волокна льна.
3. Короткие стеклянные волокна.
4. Мел.
5. Электронные весы.
6. Анализатор ситовой ВП 30Т.
Теоретическая часть
Гранулометрический состав порошковых материалов позволяет
судить о количественном соотношении в порошке частиц различных
размеров и характеризуется:
– размером частиц,
– соотношением между содержанием частиц различных разме-
ров.
Для определения размеров частиц и фракционного состава материалов используется большое число экспериментальных методов:
– ситовый (при размерах частиц от 0,06 до 10 мм),
– микрометрический (от 0,001 до 0,06 мм),
– седиментационный (от 0,0001 до 0,06 мм).
Ситовый метод заключается в разделении пробы материала по
фракциям путем просева через набор стандартных сит с различными
53
ячейками на ситовом анализаторе (рис. 4.3) и определения остатка на
каждом сите.
Ситовый анализ является основным методом дисперсного анализа материала. Однако этот метод не дает представления об истинных
размерах частиц, т. к. через отверстие сетки могут пройти такие частицы, длина которых больше, а ширина меньше, чем размер ячейки.
Таким образом, результаты ситового анализа характеризуют не средний, а наименьший размер частиц.
Рис. 4.3. Анализатор ситовой ВП 30Т
Результаты, получаемые при ситовом анализе, должны быть приведены в соответствие с результатами, получаемыми по другим методам, дающим размеры в виде ДЭС, если частицы не имеют сферической формы.
Данные ситового анализа можно изобразить графически, получив
характеристику крупности материала. Обычно строят кривую по
54
суммарному остатку материала на ситах, начиная с самых крупных.
При этом на оси абсцисс в масштабе откладывается размер отверстий
сит, на которых производился ситовой анализ, в миллиметрах, а на
оси ординат – суммарный остаток на ситах в процентах.
Суммарные характеристики крупности бывают: выпуклыми,
прямолинейными и вогнутыми. По характеру кривой можно судить о
крупности материала. Если кривая имеет прямолинейный характер,
значит материал характеризуется равномерным распределением зерен
всех размеров. При преобладании в материале крупных зерен кривая
имеет выпуклый характер, а при преобладании мелких зерен - вогнутый характер.
Пользуясь кривой суммарной характеристики, можно определить
выход класса любой крупности. Для этого из точки, лежащей на оси
абсцисс и соответствующей определенному размеру отверстия сита,
восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой и через полученную точку пересечения проводят прямую, параллельную оси
абсцисс до пересечения с осью ординат. Точка пересечения соответствует выходу (в процентах) класса.
Микроскопический метод оценки линейных размеров дисперсных частиц наполнителя является наиболее точным, но и более трудоемким и длительным.
Для мелкодисперсного материала основным методом определения полидисперсности частиц служит седиментационный метод.
Последовательность выполнения работы
1. Установить сита друг над другом. Наверху поместить сито с
самыми крупными ячейками, а внизу – с самыми мелкими.
2. На электронных весах взвесить навеску образца дисперсного
наполнителя M = 200 г.
3. На верхнее сито насыпать взвешенный образец и закрыть
крышку.
4. Включить ситовой анализатор и просеивать образец в течении
t = 15 мин.
55
5. После окончания просева взвесить каждую фракцию порошка
mn. Суммарная масса фракций не должна отличаться от массы исходной навески m более чем на 2 %.
6. Вычислить процентное содержание Х (%) каждой фракции по
формуле:
, (4.6)
где mn – масса фракции; M – масса навески порошка
7. Аналогично исследовать все образцы разных дисперсных на-
полнителей.
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицу 4.2. По полученным данным построить графические зависимости размеров ячеек сита от процентного содержания Х каждой фракции для всех образцов дисперсных наполнителей.
Таблица 4.2
Результаты ситового анализа
№
Материал m, г t, мин
образца
1
…
Размер ячеек
mn, г Х, %
сита, мм
…
3. Определение влаги в дисперсных наполнителях
Цель работы – изучить методику определения содержания влаги
в дисперсных наполнителях.
56
Материалы и оборудование
1. Древесные опилки.
2. Волокна льна (короткие).
3. Стеклянные волокна (короткие).
4. Мел.
5. Бюкс.
6. Электронные весы.
7. Термошкаф.
Теоретическая часть
При повышенном содержании влаги в волокнистых материалах
существенно ухудшается их сыпучесть, в результате чего в бункере перерабатывающего оборудования происходит зависание материала, приводящее к снижению точности дозирования и нарушению равномерности питания машины. Снижается качество изделий – на внешней поверхности образуются волнистости, вздутия, разводы, пузыри и трещины, наблюдается размерный брак, коробление и расслоение изделий.
Содержание влаги в наполнителях может быть определено по изменению массы наполнителя до и после высушивания его в термошкафу при заданных температурах и времени.
Последовательность выполнения работы
1. Взвесить на электронных весах чистый и пустой бюкс М.
2. Поместить в бюкс 5 г образца наполнителя и взвесить на элек-
тронных весах М1.
3. Открытый бюкс поместить в термошкаф и выдержать в тече-
ние 30 мин при температуре 80 °С.
4. Вынуть бюкс из термошкафа и охладить до комнатной темпе-
ратуры.
5. Взвесить на электронных весах бюкс вместе с материалом М2.
Рассчитать относительное содержание влаги и других летучих
веществ X (%) по формуле
57
, (4.7)
где М1 – масса бюкса с материалом до удаления летучих веществ, г;
М
– масса бюкса с материалом после удаления летучих веществ, г;
2
М – масса бюкса, г.
6. Провести исследования не менее чем 3-х образцов одного и то-
го же дисперсного наполнителя. Рассчитать среднее арифметическое
значение измеряемых и рассчитанных показателей.
7. Аналогично исследовать все образцы разных дисперсных на-
полнителей.
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицу 4.3.
Таблица 4.3
Определения влаги
№
образца
№
Материал M, г M1, г M2, г X, %
опыта
1
1
2
3
Среднее арифметическое значение
1
…
2
3
Среднее арифметическое значение
4. Определение сыпучести дисперсных наполнителей
Цель работы – изучить методику определения сыпучести дис-
персных наполнителей.
58
Материалы и оборудование
1. Древесные опилки.
2. Волокна льна (короткие).
3. Стеклянные волокна (короткие).
4. Мел.
5. Приспособление для определения сыпучести по методу изме-
рения угла естественного откоса.
Теоретическая часть
Сыпучестью называется способность материала равномерно ис-
текать через отверстие в стенке сосуда. Сыпучесть чаще всего характеризуется временем (в секундах), необходимым для опорожнения
металлической воронки с цилиндрическим отверстием определенных
размеров, или скоростью (килограммы в секунду) вытекания материала из воронки. Хорошей сыпучестью обладают монодисперсные материалы с частицами сферической формы, т. к. они имеют малый коэффициент внутреннего трения и большую насыпную плотность. Полидисперсные материалы имеют плотность и сыпучесть, неоднородную по
объему.
Критериями оценки сыпучести порошкообразных и гранулированных материалов также могут служить:
– угол естественного откоса,
– угол обрушения,
– угол осыпания и др.
На сыпучие свойства материала существенное влияние оказывают:
– межчастичное взаимодействие (внутреннее трение),
– влажность материала,
– плотность материала,
– гранулометрический состав и др.
59
Методика определения сыпучести по углу естественного откоса основана на измерении угла между горизонтальной плоскостью и образующей конуса, самопроизвольно создаваемого сыпучим материалом.
Для определения сыпучести применяют приспособление, схематически изображенное на рис. 4.5.
Оно состоит из основания 1, с нанесенными концентрическими
окружностями диаметром от 100 до 500 мм через 10 мм, стойки 2 со
шкалой для измерения высоты, подвижной планки 3, способной перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В центре
основания 1, совмещая его с концентрической окружностью 100 мм,
размещается полый цилиндр 4 (диаметром 100 мм и высотой 300 мм).
Чем выше сыпучесть материала, тем меньше угол естественного
откоса. Для гранулированных материалов угол естественного откоса
находится, как правило, в интервале от 30 до 50° (для материалов с
хорошей сыпучестью угол естественного откоса меньше 40°).
Рис. 4.5. Схема прибора для определения сыпучести
по углу естественного откоса и измерения высоты конуса:
1 – основание с нанесенными концентрическими окружностями; 2 – стойка;
3 – подвижная планка; 4 – полый цилиндр; 5 – рассыпанный наполнитель в форме конуса
Последовательность выполнения работы
1. В полый цилиндр 4 насыпать 2 л дисперсного наполнителя.
2. Полый цилиндр поднять строго вертикально вверх с одинако-
вой скоростью так, чтобы рассыпаясь, порошковый наполнитель приобрел форму, близкую к конической.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]