Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы переработки пластмасс. Лабораторный практикум
.pdf
Рис. 1.8. Окно запуска вискозиметра:
1 – кнопка пуска вискозиметра; 2 – кнопка остановки вискозиметра;
3 – кнопка задания скорости вращения ротора
15. Включить двигатель вискозиметра путем нажатия поз. 1
(см. рис. 1.8) в программе Rheocalc32.
16. Записать измеренные значения вязкости (viscosity), напряже-
ния сдвига (shear stress), скорости сдвига (shear rate), момента кручения (torque), температуры (temperature).
17. Выключить двигатель вискозиметра путем нажатия поз. 2 (см.
рис. 1.8) в программе Rheocalc32.
18. Установить следующую скорость (всего 5 различных скоростей) и повторить испытания по п. 15–17.
19. Закрыть окно программы Rheocalc32.
20. Установить выключатель питания, расположенный на задней
панели вискозиметра, в положение «выключено».
21. Отсоединить шпиндель от нижнего вала вискозиметра. Из-
влечь шпиндель из измерительного сосуда. Очистить шпиндель
от полимера.
22. Извлечь измерительный сосуд из термоячейки и очистить
от полимера.
23. Сдать остатки материала, химическую посуду и рабочее место
преподавателю.
31
Получаемые результаты и их обработка
№
№ шпинделя
Скорость
вращения
ротора,
об/мин
Вязкость,
Па∙с
Скорость
сдвига,
1 сек
Напряжение
сдвига, Н/м2
Момент
кручения,
%
1. Данные, полученные в ходе эксперимента, занесите в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Результаты эксперимента
2. Постройте кривую вязкости (зависимости вязкость – скорость
сдвига) и кривую течения (зависимость напряжение сдвига – скорости сдвига).
3. Сделайте вывод о влиянии скорости сдвига на изменение вязкости.
Содержание отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать следующие пункты:
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы.
3. Последовательность выполнения работы.
4. Результаты работы.
5. Вывод.
Лабораторные работы выполняются индивидуально. Отчет
оформляется в тетради или на листах формата А4.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятию вязкость. На какие виды подразделяется
вязкость?
му виду жидкостей относятся чистые полимеры?
его действия.
сдвига?
2. Как классифицируются вязкие жидкости по характеру течения? К како-
3. Дайте определение понятиям «скорость сдвига» и «напряжение сдвига».
4. Опишите конструкцию вискозиметра Brookfield DV-II+Pro и принцип
5. Как изменяется вязкость чистых полимеров при изменении скорости
32
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕКУЧЕСТИ РАСПЛАВА
ЧИСТЫХ ПОЛИМЕРОВ НА ЭКСТРУЗИОННОМ
ГРАВИМЕТРИЧЕСКОМ ПЛАСТОМЕТРЕ
Цель работы: определить показатель текучести расплава чистого
полимера.
Приборы и материалы: химическая посуда, экструзионный гра-
виметрический пластометр TWELVindex, электронные весы, грузы,
фильеры, поршень, щипцы, щетка, перчатки хлопчатобумажные.
В качестве материала для определения вязкости рекомендованы гранулированные полимерные материалы: полиэтилен, полистирол, полиамид различных марок.
Последовательность выполнения работ
1. Изучить устройство и принцип работы экструзионного гравиметрического пластометра (рис. 2.1) [2].
Экструзионный гравиметрический пластометр с автоматическим
устройством резки TWELVindex предназначен для определения показателя текучести пластических материалов согласно стандартам
ISO 1133, ASTM D1238 по процедуре B (автоматическая).
Экструзионный гравиметрический пластометр состоит из сле-
дующих основных частей:
– микропроцессор (3), который позволяет осуществлять ввод ис-
ходных данных через клавиатуру (например, плотность материала,
температуру, прикладываемую нагрузку и т.д.);
– поршень (4), который предназначен для создания необходимой
нагрузки;
– корпус пластометра (5), который предназначен для загрузки по-
лимерного материала и выдержки его при определенной температуре;
– обрезное устройство (6), которое предназначено для обрезки
экструдата полимерного материала через определенные промежутки
времени.
33
Рис. 2.1. Общий вид экструзионного гравиметрического пластометра:
1 – флаг; 2 – кожух для флага, оборудованный оптическим считывателем;
3 – микропроцессор; 4 – поршень, оборудованный устройством
для крепления груза и флага; 5 – корпус пластометра;
6 – обрезное устройство для выдавленного материала;
7 – контрольное зеркало для выдавленного материала; 8 – винт
Принцип работы пластометра состоит в следующем: термопластичный материал загружается в корпус пластометра, при помощи
специального поршня под воздействием определенной нагрузки материал выдавливается через фильеру. Через регламентированное время (15 с, 30 с, 60 с и т.д.) экструдат срезается, затем его взвешивают
на весах и значение массы пересчитывают в ПТР [2].
2. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
3. Получить материалы и необходимую химическую посуду.
4. Извлечь поршень (4), положив его на ровную поверхность.
5. Включить прибор, поставив выключатель питания, располо-
женный на задней панели, в положение «включено».
После включения на панели появится информация, отображающая текущее значение температуры.
34
№
вар.
Вид полимера
Температура,
ºС
Диаметр
фильеры, мм
Нагрузка,
кг
1 2 3 4 5
1
Полиэтилен высокого давления
марки 15803-020-С
190
2
2,16
2
Полиэтилен марки ПЭ2НТ76-17
190
2
3,25
3
Полиамид-6
230
2
2,16
4
Полиамид стеклонаполненный
марки ПА6-210-КС
230
2
2,16
5
Полистирол ударопрочный
марки УПМ-0508-08
190
2
10
Рис. 2.2. Экран пластометра
6. Нажать кнопку SET (поз. 1, рис. 2.2). На панели отобразится
значок In, который подразумевает установку параметров проведения
эксперимента. Нажмите кнопку ENTER (поз. 4, см. рис. 2.2). На панели
будут отображаться параметры в следующей последовательности:
– SP – задание температуры в градусах Цельсия, °С (согласно
табл. 2.1);
– d e n S – задание плотности материала в кг/м3;
– Code – код (поставить 0,0);
– CUE – продолжительность испытаний в секундах (15, 30, 60,
180 или 360 с, подбирается опытным путем);
– LOAD – вес груза в кг.
Изменение значений параметром осуществляйте кнопками Δ и
(поз. 3 и 4, см. рис. 2.2). После установки параметров нажмите кнопку
ENTER.
Таблица 2.1
Исходные данные
35
Окончание табл. 2.1
№
вар.
Вид полимера
Температура,
ºС
Диаметр
фильеры, мм
Нагрузка,
кг
6
Полистирол марки 825
190
2
5
7
Полистирол марки 825ES
190
2
3,8
8
Полиамид ПА66-КС
230
2
2,16
9
Полиамид-66
230
2
2,16
10
Полиамид-6 угленаполненный
230
2
2,16
11
Полиэтилен высокого давления
марки 15803-020-С
190
2
5
12
Полиэтилен марки ПЭ2НТ76-17
190
3
2,16
13
Полиамид-6
230
3
1,2
14
Полиамид стеклонаполненный
марки ПА6-210-КС
230
3
1,2
15
Полистирол ударопрочный
марки УПМ-0508-08
200
3
5
16
Полистирол марки 825
200
3
5
17
Полистирол марки 825ES
200
3
5
18
Полиамид ПА66-КС
230
3
1,2
19
Полиамид-66
230
3
1,2
20
Полиамид-6 угленаполненный
230
3
1,2
7. После того как температура достигнет заданного значения,
прочистить канал пластометра с помощью специальной щеточки. Установить фильеру необходимого диаметра в корпус пластометра и
зафиксировать ее с помощью специального винта (8).
8. Установить воронку и загрузить полимер в камеру, используя для
этого специальный инструмент для уплотнения материала. Убедиться,
что материал хорошо уплотнен, т.е. не содержит пузырьков воздуха.
9. Подождать, пока температура примет необходимое значение, и
выдержать полимер не менее 5 мин с целью его равномерного расплавления.
10. Установить поршень в камеру, присоединив к нему необходимую нагрузку (см. табл. 2.1).
36
11. Нажать на панели кнопки в следующей последовательности:
Время, с
Коэффициент
15
40
30
20
60
10
180
3,33
360
1,67
кнопку SET → на панели отобразится значок In → кнопку ENTER
→ появится значок GO (который подразумевает начало проведения
эксперимента) → кнопку ENTER.
Пластометр произведет срез остатков материала, вытекающих из
фильера (для данного экструдата не определяется значение ПТР).
12. Через установленные промежутки времени пластометр будет
срезать экструдат, который необходимо собрать и взвесить на электронных весах. Результат взвешивания записать в свободной форме.
13. Когда полимер перестанет течь, необходимо остановить
проведение эксперимента следующим путем: нажать кнопку SET → на
панели отобразится значок In → кнопку ENTER → появится значок
GO → кнопку ENTER → появится значок STOP → кнопку ENTER.
14. Выключить прибор, поставив выключатель питания, распо-
ложенный на задней панели, в положение «выключено».
15. Извлечь поршень, положив его на изолированную поверхность,
и очистить от остатков материала с помощью специальных щипцов.
16. С помощью поршня извлечь фильеру и очистить ее от остат-
ков полимера с помощью специальных щипцов.
17. Прочистить канал пластометра с помощью щеточки.
18. Сдать остатки материала, химическую посуду и рабочее место
преподавателю.
Получаемые результаты и их обработка
1. Для каждого образца экструдата рассчитайте значение ПТР
(гр/10 мин) путем умножения полученного веса на коэффициент, зави-
сящий от времени обрезки (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Коэффициенты для пересчета ПТР
37
2. Проведите выборку значений ПТР, выпадающих из эксперимента.
n
ПТРПТРПТР
ПТР
n
ср
...
21
1
ПТР
2
ПТР
n
ПТР
n
1
...
22
2
2
1
n
ПТРПТРПТРПТРПТРПТР
S
nсрсрср
n
теор
ср
ПТР
ПТР
теор
ПТР
3. Рассчитайте среднее значение ПТР по формуле
,
где
,
,
– значение ПТР образцов экструдата полимера,
– количество образцов экструдата полимера.
4. Рассчитайте среднеквадратическую ошибку по формуле
.
5. Проведите сравнительный анализ экспериментального и теоре-
тического значения ПТР полимера. Рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле
,
где
– теоретическое значение ПТР полимера.
6. Сделайте вывод о полученных результатах.
Содержание отчета по лабораторной работе
Отчет о лабораторной работе должен включать следующие пункты:
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы.
3. Последовательность выполнения работы.
4. Результаты работы.
5. Вывод.
Лабораторные работы выполняются индивидуально. Отчет
оформляется в тетради или на листах формата А4.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятию текучести. Какими параметрами оценивается текучесть термопластичных и термореактивных полимеров?
2. С какой целью определяют ПТР термопластичного полимера?
3. Опишите область применения экструзионного гравиметрического пла-
стометра и принцип его работы.
4. Какое влияние оказывает изменение температуры на значение ПТР?
5. Как изменяются условия определения ПТР для различных полимеров?
38
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ПЛАСТМАСС
Цель работы: определить коэффициент теплопроводности пла-
стмасс.
Приборы и материалы: штангенциркуль, измеритель теплопровод-
ности материалов ИСТ-1, химическая посуда. В качестве материала для
определения вязкости рекомендованы ненаполненная и наполненная
эпоксидная смола. Образцы размером 100×100×10 мм в форме прямоугольного параллелепипеда.
Последовательность выполнения работ
1. Изучить устройство и принцип работы измерителя теплопроводности материалов ИСТ-1 (рис. 3.1) [15].
Измеритель теплопроводности материалов ИСТ-1 предназначен
для определения теплопроводности и теплового сопротивления материалов.
Рис. 3.1. Измеритель теплопроводности ИСТ-1:
1 – измерительная ячейка; 2 – электронный блок
Измеритель теплопроводности материалов ИСТ-1 состоит из сле-
дующих основных частей:
– измерительная ячейка (1), которая включается в себя теплоза-
щитный кожух, нагреватель и холодильник;
– электронный блок (2), который предназначен для управления
измерителем.
39
Принцип действия прибора заключается в создании проходящего
через исследуемый плоский образец стационарного теплового потока.
По величине этого теплового потока, температуре противоположных
граней образца и его толщине вычисляется теплопроводность образца.
2. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
3. Получить материалы и необходимую химическую посуду.
4. Изготовить образцы в виде прямоугольного параллелепипеда,
наибольшие грани которого имеют форму квадрата с размерами
150×150 м. Толщина образцов должна находиться в диапазоне 10–
25 мм. Грани образца, контактирующие с рабочими поверхностями
плит прибора, должны быть плоскими и параллельными. Отклонение
лицевых граней жесткого образца от параллельности не должно быть
более 0,5 мм. Жесткие образцы, имеющие разнотолщинность и отклонения от плоскостности, отшлифовать.
5. Произвести измерение образцов штангенциркулем: толщина
образцов должна быть с погрешностью не более 0,1 мм в четырех углах на расстоянии (50,0 ± 5,0) мм от вершины угла и посередине каждой стороны. За итоговое значение толщины образца принять среднеарифметическое значение результатов всех измерений.
6. Проверить, что на измерителе теплопроводности материалов
ИСТ-1 подключена нагревательная пластина через разъём на задней
торцевой стенке прибора [15].
7. Включить прибор в сеть, и выключателем на задней торцевой
стенке прибора включить питание, при этом на несколько секунд на
дисплее индицируется название прибора и его версия, после чего
прибор переходит в режим измерений.
8. Для проведения измерений необходимо вставить в измерительную ячейку (1) между холодильником и нагревателем образец
и прижать его с требуемым усилием фиксирующим винтом.
9. Включить режим измерения путем нажатия кнопки на электронном блоке (2).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]