Устройство для измерения вязкости полимера

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ПОЛИМЕРА, содержащее задатчик постоянного расхода, регистрирующий прибор и систему капилляров, выполненную в виде параллельного соединения двух одинаковых пар последовательно включенных цилиндрических капилляров одинакового внутреннего диаметра и снабженных межкапиллярными камерами, к которым подключен регистсирующий прибор, отличающ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного автоматического измерения вязкости по Муни каучука, цилиндрические капилляры выполнены одинаковой длины, причем два из них, противоположно размещенные в каждой паре, последовательно соединены с коническими насадками, диаметры которых выполнены с соблюдением условий 46. В-7Г min , О где d -меньший диаметр конической g насадки/ , - больший диаметр конической ГЛ D насадки/ -Tjj, -производительность задатчика постоянного расхода, -та/ 1545, c-j 0,364 c-j g JK а длина конических насадок лежит в , пределах Ьт 10О до 150 WM, а внутренняя поверхность насадок профилирована прямоугольными насечками.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 01) (11/00

ll.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3489371/18-25 (22) 10.09.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) E.П.Пистун и М.П.Кулик (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 539.137 (088.8) (56) 1. Фезниковский М.М., Лукомская Л.A. Механические испытания каучука и резины, М., "Химия", 1968, с. 499.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 371479, кл. С 01 М 11/08, 1973. (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОСТИ ПОЛИМЕРА, содержащее задатчик постоянного расхода, регистрирующий прибор и систему капилляров, выполненную в виде параллельного соединения двух одинаковых пар последовательно включенных цилиндрических капилляров одинакового внутреннего диаметра и снабженных межкапиллярными камерами, к которым подключен регистрирующий прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного автоматического измерения вязкости по Муни каучука, цилиндрические капилляры выполнены одинаковой длины, причем два из них, противоположно размещенные в каждой паре, последовательно соединены с коническими насадками, диаметры которых выполнены с соблюдением усповий где d - меньший диаметр конической Е ! .Ф насадки, 0 .- больший диаметр конической насадки

0.„ - производительность задат- С чика постоянного расхода

j 0,364 а длина конических насадок лежит в пределах от 100 до 150 мм, а внутрен няя поверхность насадок профилирована прямоугоюи ными насечками.

1060992

Изобретение относится к контрольно-измерительной. технике, в частности к вискозиметрии, а более конкретно к устройствам для измерения вязкости полимеров, и может найти применение для контроля процессов полимериэации при получении высокомолекулярных соединений.

Известно устройство для определения физико-механических характеристик полимерных материалов (вязкости по

Муни ), представляющее собой испыта-тельную камеру, состоящую из двух полуформ, с дисковым ротором внутри камеры. В эту камеру помещается испытуемый образец полимера"каучука. 15

Стенки испытательной камеры и поверхность диска ротора имеют специальные насечки для устранения проскальзывания испытуемого материала.

При испытании поддерживается температура в 1006С, а ротор вращается со скоростью 2 об/мин. Устройство снабжено приспособлением для измерения величины усилия, необходимого для вращения ротора в образце каучука с указанной выше скоростью.

Это усилие пропорционально вращающемуся моменту на оси ротора, урав. новешивающему момент вязкого сопротивления вращению ротора в испытуемом материале. Измеряемый таким образом момент, пропорциональный конечной сумме вязкостей, измеренной при некоторой полосе скоростей сдвига, определяемой при этом геометрическими размерами камеры, ротора и скоростью его вращения. Этот момент сопротивления (сумму вязкостей) на-. зывают вязкостью по Муни, а сами приборы пластометрами Муни или Муниметрами. Вязкость по Муни представ- 40 ляет собой:,обобщенную физико-механическую характеристику полимерного материала (1 ).

Недостатком известного устройства является периодичность определения, 45 наличие большого количества подготовительных операций по отбору, выделению и подготовки образцов испытуемых материалов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения вязкости, содержащее эадатчик постоянного расхода, регистрирующий прибор и систему капилляров, выполненную в виде параллельного соедийения двух одинаковых пар послеу б. вательно включенных цилиндрических капилляров одинакового внутреннего диаметра и различной длины, и снабженных межкапиллярными камерами, к которым подключен регистрирующий 60 прибор, при этом длинные и короткие капилляры в каждой паре имеют противоположное расположение С2 2.

Известное устройство предназначено для измерения абсолютной вяз65 кости при одной фиксированной сколоти сдвига с автоматической компенсацией входовых эффектов,и неприменимо для измерения обобщеННого физико-механического показателя полимерных материалов — вязкости по Муни.

Цель изобретения — обеспечение непрерывного автоматического измерения вязкости по Муни каучука.

Поставленная цель достигается те:, что в устройстве для измерения вязкости полимера, содержащем задатчик постоянного расхода, регистрирующий прибор и систему капилляров, выполненную в виде параллельного соединения двух одинаковых пар последовательно включенных цилиндрических капилляроВ одинакового внутреннего диаметра и снабженных межкапиллярными камерами, к которым подключен регистрирующий прибор (цилиндрические капилляры выполнены одинаковой длины, причем два из них, противоположно размещенные в каждой паре, последовательно соединены с коническими насадками диаметры которых выполнены с соблюдением условий где d — меньший диаметр конической насадки, 3 — больший диаметр конической насадки; производительность задатчика постоянного расхода, 0,1545 с, . = 0,0364 с, а длина конических насадок лежит в пределах 100-150 мм. Кроме. того, в качестве эадатчика постоянного расхода применен червячный экструдер, а внутренняя поверхность цилиндрических насадок профилирована прямоугольными насечками.

Устройство для измерения вязкости позволяет благодаря наличию конических насадок с укаэанными геометрическими размерами измерять конечную сумму эффективных вязкостей в некоторой полосе скоростей сдвига, соответствующей той полосе, реализуемой в пластомере Муни. Это обеспечивает непреоывное и автоматическое измерение вязкости по Муни каучука. При-менение в качестве задатчика постоянного расхода червячного экструдера с обогреваемой рубашкой и профилирование конических насадок прямоугольными насечками позволяет воспроизвести условия измерения реализуемые в дисковом вискозиметре.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения вязкости полимера.

1060992

Составитель В.Вощанкин

Редактор Л.Авраменко. Техред.,,М.Кузьма Корректор О.Билак

1,Эаказ 10029/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул..Проектная, 4

На схеме показан задатчик постоянного расхода 1,в качестве которо. го, применяется червячный экструдер с обогреваемой рубашкой, капилляры цилиндрической формы и одинакового внутреннего диаметра, включенные попарно 2 и 3 и 4 и 5 к межкапиллярным камерам, их сбединяющим, подключен регистрирующий прибор б.

Капилляры 3 и 4, расположенные противоположно в каждой паре, последовательно соединены соответственно с коническими насадками 7 и 8, геометрические размеры которых характеризуются меньшим диаметром d большим диаметром З, а их длина лежит в пределах f00-150 мм. Причем оба диаметра конических насадок определяются согласно выражений где Я„ — производительность задатчика постоянного расхода,г

0,1545 с ",у ;„= 0,0364 с-". ти скорости сдвига соответствуют скоростям сдвига, реализуемым в дисковом вискозиметре Муни. Внутренняя поверхность конических насадок профилирована прямоугольными насечка-. ми, а в обогреваемой рубашке червячного экструдера поддерживается температура в 100 С, что полностью воспроизводит условия деформирова-. ния полимерного материала в дисковом вискозиметре.

Устройство для измерения вязкости полимера-"работает следующим образом.

Испытуемый материал (каучук ) посредством задатчика постоянного ,расхода (червячного экструдера) прокачивается через обе пары капилляров, соединенные с коническими насадками. Каучук при,температуре ,в 100 С находится в виде расплава.

Таким образом, расплав каучука,, прступая в систему капилляров, ввиду равенства гидравлического сопротивления обеих пар, делится на две равные части. Проходя последовательно через цилиндрические капилляры 2 и 3 .и конический насадок 7, расплав каучука находится в различных режимах деформирования. В цилиндрических капиллярах

2 и 3 одинакового внутреннего диа. метра и одинаковой длины расплав каучука создает падение давления, пропорциональное эффективнои вязкости при строго определенной и постоянной скорости сдвига, а в кони5 ческой насадке 7 — перепад давле1 ния, пропорциональный конечной сумме эффективных вязкостей, измеренных при скоростях сдвига, лежаших в диапазоне у ;„, — у . Эти скорости

fp сдвига соответствуют условиям деформирования в дисковом вискозиметре (пластометре Муни ) и определяют наибольший и наименьший диаметр онических насадок. Давление, снимаемое в точке между цилиндрическими капиллярами 2 и 3, ввиду равенства их геометрических размеров, определяется перепадом давления на конической насадке 7. Это давление будет расти с увеличением вязкости по Муни каучука, ввиду увеличения конечной суммы эффективных вязкостей, измеренных в указанной области скоростей сдвига.

Рассматривая процессы течения в нижней ветви, составленной из цилиндрических капилляров 4 и 5, а также из конической насадки 8, включенной перед цилиндрическими капиллярами, следует отметить, что режи30 мы деформирования будут аналогичны выше описанным, а давление в точке между цилиндрическими капиллярами

4 и 5 будет определяться перепадом давления на конической насадке 8 и будет уменьшаться с ростом вязкости по Муни каучука.

Таким образом, регистрируощий прибор б, измеряя перепад давления в точках между цилиндрическими капиллярами 2 и 3, а также 4 и 5., фиксирует известный перепад давления, определяемый лишь коническими насадками 7 и 8. Этот перепад давления, пропорциональный конечной сумме эффективных вязкостей, изме45 ренных в диапазоне скоростей сдвига от т „до у „и, следовательно, обоб. щенному показателю качества полимера — вязкости по Муни каучука.

$Q Устройство позволяет осуществить непрерывное и автоматическое измерение вязкости по Муни каучука.

Это делает возможным использовать

:его для получения оперативной инфор5g мации о качестве полимера на стадии .его получения.