Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Свойства компонентов полимерных композиционных материалов. Лабораторный практикум
.pdf
1.2. Определение поведения материала в пламени горелки
1. Небольшое количество образца полимерного материала осторожно и ненадолго внести на тонкой металлической пластинке в верхнюю
часть высокотемпературной зоны пламени газовой горелки.
2. Вынуть образец из пламени газовой горелки и понаблюдать, что
будет происходить с образцом. Будет ли он гореть и дальше или горение
прекратится.
3. Зафиксировать характерные особенности горения: воспламеняемость, обугливание, плавление, запах, цвет пламени, наличие копоти,
дыма, самогашения, наличие золы, ее окраску и т. п.
4. Результаты наблюдений сравнить с таблицей приложения 2 и определить тип полимера.
5. Аналогично исследовать все образцы полимерных материалов.
1.3. Цветная реакция на полимеры
1. На фарфоровую пластинку поместить небольшой кусочек образца
исследуемого полимера.
2. Нанести на образец несколько капель уксусного ангидрида, а затем
каплю концентрированной серной кислоты.
3. В течение 30 мин понаблюдать за окраской жидкости и поверхности полимера, отмечая цвета и последовательность их изменения.
4. Результаты наблюдений сравнить с таблицей приложения 4 и определить тип полимера.
5. Аналогично исследовать все образцы полимерных материалов.
2. Определение плотности полимерных материалов
Цель работы – определить плотность полимерных материалов
различной природы разными методами.
81
Получаемые результаты
Результаты испытаний занести в таблицу 6.1.
Степень
растворения
Таблица 6.1
№
об-
Материал
разца
1
…
(полная,
частичная,
Время
растворения
набухает,
не растворяет-
горелки
Горение вне
(есть/нет)
горения
Особенность
при горении
Цвет полимера
ся)
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
Тип полимера
50
60
Материалы и оборудование
1. Полимерные материалы:
– полиэтилен,
– полистирол,
– полипропилен,
– поливинилхлорид,
– поливинилацетат,
– полиэтилентерефталат,
– фторопласт.
2. Электронные весы.
82
3. Мерный цилиндр.
4. Этиловый спирт.
5. Дистиллированная вода.
6. Пинцет.
Теоретическая часть
Плотность полимерных материалов определяют несколькими
способами. Наиболее распространены методы обмера и взвешивания
и гидростатический [14].
Сущность метода обмера и взвешивания заключается в определении плотности вещества по отношению массы образца к его объему, определяемым непосредственно взвешиванием и обмером. Допускается измерять объем другими методами, например по вытесненному объему жидкости для образцов неправильной или трудно
измеряемой формы.
Сущность метода гидростатического взвешивания заключается
в сравнении масс одинаковых объемов испытуемого вещества и
жидкости известной плотности (например, дистиллированной воды),
называемой рабочей жидкостью.
Последовательность выполнения работы
2.1. Определение плотности полимерных материалов
методом обмера и взвешивания
1. Взвесить на электронных весах образец полимерного материа-
ла, не содержащего пузырей.
2. Определить объем образца V (см3).
2.1. Для образцов простой формы объем определяют путем непо-
средственного измерения геометрических размеров (рис. 1.1): длины
L, ширины H и высоты B, и вычисляют по формуле (4.5).
2.2. При сложной форме образца объем определяют по вытесне-
нию воды. Образец полимерного материала опускают в мерный цилиндр с водой. При полном погружении образца фиксируют увеличе-
83
ние объема воды в цилиндре и рассчитывают объем образца по формуле (5.5).
3. Вычислить плотность образца ρ
(г/см3) по формуле
обр
, (6.1)
где m
– масса образца, г; V
обр
– объем образца, см3.
обр
4. Эксперимент провести не менее 3-х раз на одном образце. Рассчитать среднее арифметическое значение измеряемых и рассчитанных показателей.
5. Аналогично исследовать все образцы полимерных материалов.
2.2. Определение плотности полимерных материалов
методом гидростатического взвешивания
1. На электронных весах взвесить образец mв на воздухе.
2. На электронных весах взвесить пустой мерный цилиндр m1.
3. Опустить в цилиндр образец и взвесить цилиндр с образцом на
электронных весах m2.
4. В мерный цилиндр с образцом налить 150 мл этилового спирта
или дистиллированной воды.
5. Взвесить на электронных весах цилиндр с жидкостью и образ-
цом m3.
6. С помощью пинцета достать из мерного цилиндра образец и взве-
сить на электронных весах цилиндр с жидкостью m4.
7. Вычислить объем мерного цилиндра Vц (см3) по формуле
, (6.2)
где m1 – масса пустого мерного цилиндра, г; m4 – масса мерного цилиндра с жидкостью, г;
мерный цилиндр, г/см3 (
ρ
– плотность жидкости при 20°С, налитой в
ж
ρ
= 0,9982 г/см3,
воды
ρ
спирта
= 0,7893 г/см3).
8. Вычислить массу образца m
(г) в мерном стакане по формуле
обр
, (6.3)
где m
– масса мерного цилиндра с образцом, г.
2
9. Вычислить массу жидкости mж (г) по формуле
84
, (6.4)
где m3 – масса мерного цилиндра с жидкостью и образцом, г.
10. Вычислить объем занимаемой жидкости Vж (см3) по формуле
. (6.5)
11. Вычислить объем образца V
(см3), помещенного в мерный
обр
цилиндр по формуле
. (6.6)
12. Вычислить плотность образца ρ
(г/см3) по формуле (6.1).
обр
13. Эксперимент провести не менее 3-х раз на одном образце. Рас-
считать среднее арифметическое значение измеряемых и рассчитанных показателей.
14. Аналогично исследовать все образцы полимерных материа-
лов.
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицы 6.2 и 6.3.
Сравнить значения плотности, полученные по разным методам и сделать выводы.
Таблица 6.2
Результаты исследований по методу определения плотности
полимерных материалов методом обмера и взвешивания
№
образца
1
Среднее арифметическое значение
…
Среднее арифметическое значение
№
опыта
Материал
m
обр
, г
V
обр
, см3 ρ
1
2
3
1
2
3
обр
,
г/см3
85
Результаты исследований по методу определения плотности
полимерных материалов методом гидростатического взвешивания
3
, г
, г/см
ж
№ образца
№ опыта
Материал
ρ
в
m
, г
m
, г
1
m
, г
2
m
, г
3
m
, г
4
m
, г
обр
ж
m
3
, см
ц
V
1
Таблица 6.3
, см
3
ж
3
V
3
, см
обр
V
, г/см
ρ
обр
1
2
3
Среднее
арифметическое
значение
1
…
2
3
Среднее
арифметическое
значение
3. Определение водопоглащения полимерных материалов
Цель работы – определить водопоглощение полимерных мате-
риалов различной природы.
Материалы и оборудование
1. Полимерные материалы:
– полиэтилен,
– полистирол,
– полипропилен,
– поливинилхлорид,
– поливинилацетат,
– полиэтилентерефталат,
86
– фторопласт.
2. Дистиллированная вода.
3. Электронные весы.
4. Чайник с кипящей водой.
5. Стеклянный стакан.
6. Бумага фильтровальная.
7. Пинцет.
8. Термос (сосуд с горячей (кипящей) водой).
Теоретическая часть
Водопоглощение – это способность материала или изделия впитывать и удерживать в порах и капиллярах воду.
Влияние контакта полимерного материала с водой будет сказываться в большей степени на свойствах, обусловленных состоянием
поверхности материала:
– твердости,
– сопротивлении изгибу,
– удельном поверхностном электрическом сопротивлении.
В композиционных материалах водостойкость определяется как
природой полимера, так и наполнителя.
Согласно ГОСТу 4650–80 [15] существуют два метода определения водопоглощения:
1. При нахождении образца в воде в течение 24 часов при ком-
натной температуре.
2. При нахождении образца в горячей (кипящей) воде в течение
30 минут.
Последовательность выполнения работы
3.1. Определение водопоглощения в холодной воде
1. В стеклянный стакан налить дистиллированную воду и поместить
в него сухие образцы так, чтобы они были полностью покрыты водой и
не соприкасались между собой и стенками стакана.
87
2. Выдержать (предварительно перед проведением лабораторной
работы) образцы в воде при комнатной температуре 23 ± 2 °С в течение
24 ч.
3. Вынуть образцы из воды, промокнуть фильтровальной бумагой и
взвесить на электронных весах. Время от момента извлечения до момента взвешивания не должно превышать 1 мин.
4. Вычислить водопоглощение В (%) по формуле
, (6.7)
где m – масса сухого образца, г; m1 – масса влажного образца после
выдержки в воде, г.
5. Провести исследования не менее чем 3-х образцов из одного и
того же полимерного материала. Рассчитать среднее арифметическое
значение измеряемых и рассчитанных показателей.
6. Аналогично исследовать все образцы полимерных материалов.
3.2. Определение водопоглощения в кипящей воде
1. В термос (сосуд с горячей (кипящей) водой) поместить сухие
образцы так, чтобы они были полностью покрыты водой и не соприкасались между собой и стенками стакана и выдержать в течение
30 мин.
2. После этого образцы перенести в стеклянный стакан с холодной дистиллированной водой и выдержать до охлаждения в течение
15 мин.
3. Вынуть образцы из воды, промокнуть фильтровальной бумагой и
взвесить на электронных весах. Время от момента извлечения до момента взвешивания не должно превышать 1 мин.
4. Вычислить водопоглощение В (%) по формуле (6.7).
5. Провести исследования не менее чем 3-х образцов из одного и
того же полимерного материала. Рассчитать среднее арифметическое
значение измеряемых и рассчитанных показателей.
6. Аналогично исследовать все образцы полимерных материалов.
88
Получаемые результаты
Результаты испытаний и расчетов занести в таблицу 6.4.
Определение водопоглащения полимерных материалов
№
образца
№
Метод
Материал
опыта
(в холодной / в кипящей)
1
Таблица 6.4
m, г m1, г В, %
1
2
3
Среднее арифметическое значение
1
…
2
3
Среднее арифметическое значение
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
– название работы;
– цель работы;
– материалы и оборудование;
– теоретическую часть;
– формулы и пояснения к ним;
– результаты работы и их обработку (расчеты, таблицы);
– выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Что такое полимер?
2. Какие полимеры называют термопластичными?
3. Перечислите свойства и применение термопластичных полимеров.
89
4. С чего начинается первоначальное изучение полимерного материала?
5. С помощью какого исследования можно определить к каким
полимерам относится изучаемый материал?
6. Перечислите какие особенности горения изучают при исследовании термопластичных полимеров?
7. В чем состоит сущность метода обмера и взвешивания для определения плотности материала?
8. В чем состоит сущность метода гидростатического взвешивания для определения плотности материала?
9. Дайте определение понятию водопоглащение.
10. На какие свойства полимерного материала больше всего влияет вода?
11. Какие методы определения водопоглащения Вы знаете? В
чем они заключаются?
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]