Способ определения газопроницаемости полимерных пленок

 

Использование: исследование физических и химических свойств материалов, определение коэффициентов проницаемости газов через пленки. Сущность изобретения: способ заключается в размещении испытуемого образца между двумя камерами, эвакуации из них воздуха, создании и поддержании в течение всего времени наблюдения в первой камере постоянного парциального давления газа, проницаемость которого определяется, размещении во второй камере вещества, вступающего во взаимодействие с газом, поступающим из первой камеры с образованием второго газа, проницаемость которого также определяется последующей регистрацией давления во второй камере до получения стационарного течения процесса, характеризующегося постоянством скорости изменения давления в каждой из камер и расчете коэффициентов проницаемости газов по следующим формулам: где W1,W2- свободные объемы соответственно первой и второй камер, Vст - скорость изменения давления при стационарном течении процесса, - - коэффициент, численно равный количеству молей второго газа, образующегося при взаимодействии с веществом одного моля первого газа, - отношение площади образца к толщине, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P1 - парциальное давление в первой камере газа, взаимодействующего с веществом, P1, P2 - давление соответственно в первой и второй камерах. Новым в способе является размещение во второй камере вещества, вступающего во взаимодействие с газом, поступающим из первой камеры с образованием второго газа, регистрация изменения давления в первой камере до получения стационарного течения процесса и последующий расчет коэффициентов проницаемости каждого из газов по приведенным выше математическим зависимостям. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования физических и химических свойств материалов и может быть исследовано в лабораторных условиях для определения коэффициентов проницаемости газов через пленки.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является способ определения газопроницаемости полимерных пленок, заключающийся в размещении испытуемого образца между двумя камерами, эвакуации воздуха из них, создании и поддержании в течении всего времени в первой камере постоянного парциального давления газа, проницаемость которого определяется, регистрации изменения давления во второй камере во времени и вычислении коэффициента проницаемости К по формуле где W2 свободный объем второй камеры P2 давление во второй камере в момент времени P1 парциальное давление газа в первой камере e- отношение площади образца пленки к ее толщине R универсальная газовая постоянная
Т температура
Недостатком способа является недостаточная информативность в связи с возможностью определения коэффициента проницаемости только одного газа.

Целью изобретения является повышение информативности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения газопроницаемости пленок испытуемый образец размещают между двумя камерами, эвакуируют воздух из них, создают и поддерживают в течении всего времени наблюдения в первой камере постоянное парциальное давление пропускаемого газа с последующей регистрацией давления во второй камере, во второй камере размещают вещество, вступающее во взаимодействие с газом, проникающим через образец из первой камеры, с образованием второго газа, проницаемость которого также определяется, регистрируют давление в первой камере до получения стационарного течения процесса, характеризуемого постоянством скорости изменения давления в каждой из камер, а проницаемость обоих газов рассчитывают по следующим формулам,

где
W1,W2 свободные объемы соответственно первой и второй камер
Vст скорость изменения давления при стационарном течении процесса
- коэффициент, численно равный количеству молей второго газа, образующегося при взаимодействии с веществом одного моля первого газа.

- отношение площади образца к толщине
R универсальная газовая постоянная
T температура
P1 парциальное давление в первой камере газа, взаимодействующего с веществом
P1,P2 давления соответственно в первой и второй камерах.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 результаты измерений давления в зависимости от времени.

Установка для проведения определения включает первую камеру 1, вторую камеру 2, испытуемый образец 3, вещество 4, вступающее во взаимодействие с первым газом, размещенное в камере 2, 5 и 6 манометры, подсоединенные к камерам, 7 9 -- краны, 10 устройство для поддержания постоянного давления в камере 1, 11 трубопровод для вакуумирования обеих камер.

Образец испытуемого материала 3 помещают между камерами 1 и 2.

Всю установку термостатируют, затем обе камеры вакуумируют через трубопровод 11, при этом краны 8 и 9 открыты, а кран 7 закрыт. Это необходимо для устранения погрешности, связанной с возможным присутствием первого и второго газов в камерах 1 и 2 в начальный момент времени.

Закрывают краны 8 и 9, открывают кран 7 и фиксируют величину парциального давления первого газа в камере 1. Поскольку в течение всего времени в этой камере обеспечивается постоянное парциальное давление первого газа, а его количества, проникающие через пленку в камеру 2, в каждый момент времени вступает во взаимодействие с веществом 4, через определенное время устанавливается постоянный поток данного газа из камеры 1 в камеру 2. По мере образования второго газа в камере 2 его парциальное давление будет увеличиваться, в результате чего формируется поток этого газа из камеры 2 в камеру 1. Этот поток в конечном итоге станет постоянным через некоторое время. В результате настанет стадия постоянного течения процесса с постоянством и равенством скоростей изменения давления в обеих камерах. О наступлении этой стадии судят по результатам измерений давления. Параметры стационарного течения процесса скорость изменения давления в камерах и перепад давления между ними являются исходными для определения коэффициентов газопроницаемости первого и второго газов, которые рассчитывают по формулам (1) и (2).

Пример конкретного выполнения. Между двумя камерами 1 и 2 (фиг.1) размещен образец из полиэтиленовой пленки 3. С камерой 1 соединен сосуд с дистиллированной водой 10.

В камере 2 размещен гидрид лития 4, вступающий в химическое взаимодействие с парами воды с образованием водорода по реакции
LiH + H2O ____ LiOH + H2
Обе камеры вакуумируют до остаточного давления 0,13 Па. При этом краны 8 и 9 открыты, а кран 7 закрыт. Затем краны 8 и 9 закрывают, а кран 7 открывают. В камере 1 создается парциальное давление паров воды, которое фиксируют. Далее производят периодические замеры в обеих камерах. Толщина образца полиэтиленовой пленки составляла 0,0510-3 м, рабочая площадь 19,610-4 м2. Объем камеры 1 24310-6 м3, камеры 2 23010-6 м3, парциальное давление воды в камере 1 2337 Па, температура в опыте 298K.

Скорость изменения давления в камерах при стационарном течении процесса составила 1,7710-2 Па/с, а перепад давлений между камерами 11928 Па.

При величине универсальной газовой постоянной R=8,314 Па м3/мольK, отношении площади образца к его толщине 39/2 м, коэффициенте 1 из расчета по формулам (1) и (2) получены следующие величины:
Коэффициент влагопроницаемости
К1 8,4 10-16 м2/c Па
Коэффициент водородопроницаемости
К2 7,1 10-17 м2 Па
Результаты измерений представлены на фиг.2.

1 изменение давления в камере 1
2 изменение давления в камере 2
А стадия нестационарного течения процесса
Б стадия стационарного течения процесса
P1 парциальное давление в первой камере газа, взаимодействующего с веществом.

Поскольку на реализацию способа не влияет конкретный вид газа и вещества, вступающего с ним во взаимодействие, а также природа образующегося газа, а параметры процесса зависят лишь от газопроницаемости изучаемого материала, то использование способа допустимо в случае произвольного выбора взаимодействующих газа и вещества.


Формула изобретения

Способ определения газопроницаемости полимерных пленок, включающий размещение испытуемого образца между двумя камерами, вакуумирование камер, создание и поддержание в первой камере постоянного парциального давления пропускаемого во вторую камеру газа с последующей регистрацией давления во второй камере, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, во второй камере размещают вещество, взаимодействующее с газом, проникающим через мембрану из первой камеры, с образованием другого газа, регистрируют скорости измерения давления в камерах и перепад давлений между камерами, а проницаемость испытуемого образца для каждого газа определяют из соотношений


где W1, W2 свободные объемы соответственно первой и второй камер;
vст скорость изменения давления при стационарном течении процесса;
- коэффициент, численно равный количеству молей второго газа, образующегося при взаимодействии с веществом 1 моль первого газа;
- отношение площади образца к толщине;
R универсальная газовая постоянная;
Т температура;
p1 парциальное давление в первой камере газа, взаимодействующего с веществом;
Р1, Р2 давление соответственно в первой и второй камерах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству , в частности к устройствам для определен .; ния физико-механических характеристик i образцов грунтов, почв, строительных мате- j риалов, и может быть использовано в инженерно-строительных изысканиях, агротехнической , керамической и пищевой промышленности

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу измеренияконцентрации^ водорода в смесях, содержащих кислород, и позволяет повысить точность анализа газовых и жидких сред на содержание водорода в присутствии кислорода

Изобретение относится к коллоидной химии и позволяет расширить функциональные возможности за счет определения агрегативной устойчивости наряду с кинетической

Изобретение относится к устройствам для испытания текстильных фильтровальных материалов на вымываемость волокон

Изобретение относится к коллоидной химии, а именно к способам определения устойчивости магнитннх жидкостей в неоднородных магнитных полях, и позволяет повысить точность определения устойчивости магнитных жидкостей за счет уменьшения количества измеряемых параметров Способ определения устойчивости магнитных /кидкостей заключается в том, что магнитную жидкость помещают в неоднородное поле с образованием из нее пробки в измерительном канале, а в разделенных пробкой полостях создают перепад давлений и измеряют его величину,

Изобретение относится к коллоидной химии, а именно к способам оценки устойчивости магнитных коллоидов

Изобретение относится к материаловедению изделий легкой промышленности, в частности к методам изучения структуры и свойств материалов

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для контроля скважности силосной массы в процессе ее уплотнения в горизонтальных силосных хранилищах

Изобретение относится к материаловедению изделий легкой промышленности, в частности к методам изучения структуры и свойств материалов

Изобретение относится к способам приготовления парогазовых смесей веществ в массовых единицах концентрации и может использоваться для метрологического обеспечения (аттестации, поверки и градуировки) газоанализаторов

Группа изобретений относится к способам автоматизированного контроля запыленности собственной внешней атмосферы (СВЗ) космического аппарата (КА) при тепловакуумных испытаниях (ТВИ) и емкостным аспирационным системам. В данном способе вакуумирование вакуумной камеры начинается одновременно со всасыванием запыленного воздуха в полости емкостных аспирационных датчиков, при этом изменяются диэлектрическая проницаемость и емкость входных конденсаторов аспирационных датчиков, резонансные режимы колебательных контуров, подключенных к этим конденсаторам. Далее запыленный воздух фильтруется на фильтрах и отфильтрованным проходит в кормовые конденсаторы датчиков, не изменяя диэлектрическую проницаемость, емкость кормовых конденсаторов и резонансные режимы колебательных контуров, подключенных к этим конденсаторам. Анализируя данные, записанные приборами, решается вопрос о чистоте СВА КА. Емкостная аспирационная система содержит идентичные емкостные аспирационные датчики с пористым фильтром и идентичные носовой и кормовой конденсаторы, которые включают в себя две совокупности выполненных по форме спирали Архимеда лопастных обкладок, одна совокупность которых эквидистантно закреплена на цилиндрических обкладках конденсаторов, а другая совокупность пористых лопастных обкладок, выполненных также по спирали Архимеда, закреплена на аэродинамических коаксиальных сердечниках, изолированных от цилиндрических обкладок и расположенных на продольной оси конденсатора. Техническим результатом является обеспечение постоянного контроля запыленности СВА КА при ТВИ с регистрацией и записью результатов контроля, отказ от эталонных образцов, повышение качества контроля, достоверности и точности измерения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ автоматического поддержания концентрации растворенных газов в культуральной среде, находящейся в ячейке с клеточной моделью и циркулирующей по каналам микрофлюидной системы, и устройство для осуществления вышеуказанного способа. Способ основан на использовании пропорционально-интегро-дифференцирующего регулирования. В качестве измеряемого параметра используют значение концентрации кислорода и/или углекислого газа в слое из газопроницаемого материала в отдельной измерительной ячейке. В качестве заданного параметра используют параметр, рассчитанный из требуемого параметра концентрации газов в ячейке с клеточной моделью с учетом коэффициента связи концентраций в измерительной и клеточной ячейках. Изобретения обеспечивают отсутствие взаимного негативного влияния клеточных культур и элементов устройства, увеличение срока службы надежности устройства при достаточно высокой точности поддержания концентрации растворенных газов и сохранение характерно низкого для микрофлюидных устройств объёма жидкости в каналах. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к способам определения проницаемости горных пород в лабораторных условиях, и предназначено для лабораторного определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной фильтрации в образцах керна ультранизкопроницаемых горных пород. Способ включает замену жидкости гидрообжима образцов в кернодержателе с масла на дистиллированную воду с установкой двух разделительных емкостей. Полезный объем разделительных емкостей рассчитывается с учетом необходимости полного заполнения пространства между резиновой манжетой и корпусом кернодержателя и дополнительного объема воды на подъем давления обжима до пластового. Техническим результатом является повышение производительности исследований и сохранности образцов. 1 ил.

Способ определения газопроницаемости полимерных пленок

Наверх