Способ определения коэффициента диффузии жидкостей и паров через полимерные материалы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

l98783

Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04 1Ч.1966 (№ 1066975/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

Кл. 42k, 51

MI IK б 01ll

Комитет по делам иэобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 28 Ч1.1967. Бюллетень № 14 1ата опубликования описания бХ111.19б7

УДК 678.01:532.72 (088.8) 6 . 1 .! . i Щ Я1 э Я

И ТЕКТК01й

ПХИИЦ. . r"„"(::4U 1д

БИБ. 1ИОТЕ1

Авторы изобретения

В. Н. Манин, А. Н. Громов и М. А. Коробков

Военная академия химической защиты

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ

)КИДКОСТЕЙ И ПАРОВ ЧЕРЕЗ НОЛИМЕРНЬ1Е МАТЕРИАЛЫ

Известны способы определения коэффициента диффузии жидкостей и паров через полимерные материалы измерением количества продиффундировавшего пара или парционального давления с последующим расчетом коэффициента диффузии по известным зависимостям.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность определений. Для этого полимерные материалы подвергают сжа1ию и измеряют величину изменения поверхностной микротвердости в различных точках сжатого материала.

Способ основан на регистрации изменения механических свойств полимера при взаимодействии его со средой. Определение скорости и глубины проникновения среды в полимер осуществляется измерением во времени поверхностной микротвердости на различном удалении от поверхности контакта среды с полимером.

Измерение микротвердости осуществляют на электронном микротвердомере УМТ-1.

Прибор работает на принципе регистрации глубины погружения индикатора в испытуемый образец под действием постоянного груза. Особенностью прибора является возможность регистрации очень малых (0,5-200 мк) перемещений индикатора в материале при постоянном временном цикле нагружения мальв|и грузами (50-300 г). При этом цикл нагружепия происходит автоматически. Набор грузов и индентеров различной толщины в приборе позволяет измерять микротвердости

5 как жестких, так и мягких пластмасс. Микротвердость характеризуется глубиной погружения индентера в материал. Изменение микротвердости в процессе набухания характеризуется относительной величиней:

10 ь — ь"

В„= Р „ с. 100, ср где h", — среднее значение глубины погружения индентера в материал до воздействия среды на образец, люк;

h, — среднее значение глубины погружения индентера в материал пос20 ле набухания образца в течение времени т, мк.

Способ определения коэффициентов диффузии по микротвердости заключается в следующем.

25 Испытуемый образец полимера зажимают в специальном приспособлении — струбцине.

Относительная деформация образца при его сжатии ограничена. Сжимают образец с помощью лабораторного масляного пресса, ко30 торый дает возможность также регистриро198783 вать усилие сжатия. В процессе испытания возможно значительное послойное насыщение полимера средой, в рсзул тате чего среда будет улетучиваться через отверстия пндентера.

В этом случае отверстие заполняют фтори- 5 стой смазкой, индифферентной к среде.

Испытуемый полимерньиi образец помещают в струбцину. Вну;рь ее заливают среду, струбцину герметизируют и оставляют на длительное время — ðè определенных темпера- 10 турах (— 20 = + 80 С) испытания в снаряженном состоянии. Периодически через равные интервалы времени измеряют микротвердость в различных местах полимерного образца. 15

По результатам изменения микротьердости в определенных точках образца во времени рассчитывают коэффициенты диффузии. Для каждого температурного режима испытания определе;«oro полимера снаряжают одну 20 контрольную струбципу без среды.

Типовой график изменения микротвердости образца во времени при действии среды на полимер приведен на фиг. 1. кривая 1 характеризует изменение микро- 25 твердости полимерного образца в сжатом состоянии во времени без воздействия среды (контрольная струбцина), кривая 2 характеризует те же изменения па расстоянии l от поверхности контакта со средой, а кривая 8 — 30 на расстояшш l< (l>. т и те — время, за Которое среда проникает соответственно на расстояния l< и 1., и микротвердость в этих точках сжатого полимерного образца начинает изменяться. 35

Таким ооразом, данная зависимость имеет характерные точки, по которым можно определить время проникновения среды в полимер на различную глубину. Зная расстояние l от края образца до измеряемой точки и время 40 т до установления равновесного процесса (прекращение изменения поверхностной микротвердости), можно с достаточной точностью вы9Hc tIITh коэффициент диффузии D no формуле:

D =6

Д, см /сек с щ да

Й э О - а

Матеметод микротвердости

Среда весовой метод риал

4,2 10

3,2 10

4,48 10

3,1 10

По — 100

То же

Керосин

98 4-ная азотная кислота

3,18 10

5,1 10 о-ксилол

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента диффузии жидкостей и паров через полимерные материалы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определений, полимерные материалы подвергают сжатию и измеряют величину изменения поверхностной микротвердости в различных точках сжатого материал а.

Способ был проверен на ряде полимерных материалов (полиэтилен, фторпласты 4 и 8 и др.) при различных степенях сжатия и равных температурах в условиях воздействия разнообразных сред (ортоксилол, керосин, 98%-пая азотная кислота и др.).

На фиг, 2 показана кинетика набухания (изменение микротвердости) полиэтилена

ПО-100 в ксилоле при различных (а, б, в) относительных деформациях.

В таблице приведены значения коэффициентов диффузии, определенные предлагаемым методом и хорошо согласуемые со значениями, определенными обычным весовым методом.

198783 г =,ЮОС

ВЬД

Ю Eh3

Изме еная на purccmuwuu (=2мм измюення на paccmosuuu 8 = Фр

< изменение тк вгл5е доппи 5ез д ед, Составитель Е, В, Розанцева

Текред Л, Я, дриккер Корректоры: А. П, Татаринцева и Г. И. Плешакова

Редактор Г. П. Ларина

Заказ 2798,12 Тиранс о85 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Ссрова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2

Cg фиГ 7

2

1 фу,ос