Способ контроля относительного изменения смачиваемости поверхности материала

 

Изобретение касается физических измерений. Цель изобретения - обеспечение определения удельной поверхности материала, сорбирующего влагу, и энергии взаимодействия молекул жидкости с поверхностью материала. Определяют диэлектрическую проницаемость ε материала-жидкости для всех измеренных величин влажности. По полученным значениям ε в зависимости от влажности исследуемого материала строят соответствующие графики и по ним фиксируют точки с максимальным изменением крутизны и определяют его значение, а удельную поверхность исследуемого материала и энергию взаимодействия молекул влаги с поверхностью материала определяют по формулам. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 N 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

PQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4241273/24-09 (22) 07.05.87 (46) 15.09.89, Бюл, ? "- 34 (71) Московский текстильный институт им. А.Н. Кос! тина (72) О, В, Удачин, А.И. Кобляков и С.И. Федотов (53) 621 . 317. 89 (088. 8) (56) Методы исследования целлюлозы/ Под ред. В,П. Карливана и др, Рига:

Зинатне, 1981, с. 56-61.

Авторское свидетельство СССР

Р 842492, кл. G 01 N 13/00, 1979. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО

ИЗМЕНЕНИЯ СМАЧИВАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение касается физических измерений, Цель изобретения — обесИзобретение относится к физическим измерениям, в частности к определению удельной поверхности, и может быть использовано в материаловедении при создании и оценке свойств материалов с различной сорбционной способностью, Цель изобретения — обеспечение определения удельной поверхности материала, сорбирующего влагу и энергии взаимодействия молекул жидкости с поверхностью материала, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства контроля относительного изменения смачиваемости поверхности материала, реализующего способ контроля относительного изменения смачиваемости поверхности материала; на фиг, 2 — зависи„,80„„15О 4 А 1

2 лечение определения удельной поверхности материала, сорбирующего влагу, и энергии взаимодействия молекул жидкости с поверхностью материала. IIoc тавленная цель достигается тем, что определяют диэлектрическую проницаемость Е материала — жидкости для всех измеренных величин влажности. Go полученным значениям Е в зависимости от влажности исследуемого материала строят соответствующие графики и по ним фиксируют точки с максимальным изменением крутизны и определяют его значение, . а удельную поверхность исследуемого материала и энер- . гию взаимодействия молекул влаги с поверхностью материала определяют по формулам. 2 ил. мости диэлектрической проницаемости различных материалов от изменения влажности.

Устройство контроля относительного изменения смачиваемости поверхности материала содержит генератор 1 СВЧ, измерительную волноводную линию 2, стрелочный прибор 3, отрезок волновода 4 с исследуемым материалом, аналитические весы 5, Устройство контроля относительного изменения смачиваемости поверхности материала работает следующим образом.

Образцы исследуемых материалов эамачивают в дистиллированной воде до больших влажностей W (,- 1007), далее при помощи измерительной волноводной линии 2 измеряют смещение узла стоя1508134 чей волны 1 что пропорционально диэлектрической проницаемости Е) при помещении в отрезок волновода 4 исследуемых образцов материала по мере их высыхания при нормальных условиях, 5 влажность при этом контролировалась на аналитических весах 5. По полученным значениям Е в зависимости от влажности исследуемого материала 10 строят графики E=f (W).

На зависимости E. =К (W) фиксируют точки с максимальным изменением крутизны и определяют значение влажности

WÄ, соответствующее этому значению, кр а удельную поверхность исследуемого материала S ä определяют по формуле

2 6 . где S — - удельная поверхность, сорбирующая влагу;

У„ - влажность в точке перегиба диэлектрической проницаемости материала от влажности;

1 — толщина граничного слоя воды; 25 р — плотность воды, г/см .

Энергию взаимодействия молекул влаги с поверхностью материала определяют по формуле

° р. сЕ

ДП О=К-Т 1п — (Дж1„

". p-б где P — время релаксации молекул

Р. св

Влаги находящихся в гра ничномслое с

1.ру, — время релаксации молекул влаги вне граничного слоя с

К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура.

При этом времена релаксации моле40 кул влаги находятся из формул Дебая:

I s E(f)s l E -E Е

"рв в Д в ввo E f) (3) где f — частота внешнего электромаг- 45 нитного поля, Гц; — диэлектрическая проницаемость

S свободной влаги при 2=О;

Я вЂ” диэлектрическая проницаемость свободной влаги при 1, 50

В случае 1=8,5 10 (Гц) Es=80s Я=5, при этом для свободной воды Е(й ) 55.

Для связанной воды, находящейся в граничном слое, E(f) находится, по формуле 55

Е()„= 2 (1)+ (4) где А=9 Е„. С „-ЗС „,. (-2P с„„, + (f ) мв )+P (E (f) 6+2 мввт) () + Kìþò1

В 2 7 Е м С,р+18С кр Р F > +3(g(f )б— м );

С -9С „р (E(f)в 2E„„)+Зр((f) +

+2 Е,) +3 (Е (К) — Ем„,) 1 я — диэлектрическая проницае мость исследуемого сухого материала;

С „-11

"Р

W — +1

Гмат

Кр в где W„. — влажность исследуемого сухого материала; материала в точке перегиба экспериментальной крьпзой; плотность исследуемого сухого матер ала;

g - плотность воды.

В формуле (4}, кроке основного параметра Ъ „, используется также

t:go( параметр Р=, представляющий соЕ8Р бой отношение тангенсов углов наклона экспериментальной кривой S=f(W) после и до точки максимального изменения крутизны. формула изобретения

Способ контроля относительного изменения смачив аемос ти поверхности материала, включающий облучение материала-жидкости СВЧ электромагнитным сигналом, прием пров заимодейс твующего с материалом-жидкостью СВЧ электромагнитного сигнала и определение диэлектрической проницаемости материала-жидкости, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью определения удельной поверхности материала сорбирующего жидкость и энергии взаимодействия молекул жидкости с поверхностью материала, в качестве жидкости используют воду, измерение провзаимодействующего с материалом-жидкостью СВЧ электромагнитного сигнала проводят при изменении влажности W материала от нормальной до полного влагопоглощения, определяют диэлектрическую проницаемость материалажидкости для всех измеренных величин . влажности, а значение удельной поверхности материала, сорбирующего

I жидкость $"„, рассчитывают по форуды муле

1508134

15 поля, 5

W кр см

Я м J4 ).p Г где 1 — толщина граничного слоя воды в сантиметрах; рв — плотность воды, г/см ;

W — значение максимального иэкр меиения крутизны зависимости диэлектрической проницаемости материал-жидкость для всех значений влажности, а энергию взаимодеиствия dU молекул воды с поверхностью материала — по формуле P.ñâ 1 11 с в =К - - 1.п - — в . Дж ю

Рв где К вЂ” постоянная Больцмана;

Т - абсолютная температура;

1

P> f f f в-Е

1 Ев Е св

"Р св () с. с — значение диэлектрической проницаемости свободной воды при

f eo и ЕО соответственно;

f — частота электромагнитного

6 (f) - значение диэлектрической проницаемости свободной воды в нормальных условиях, 5

1)+

9 м4 С кр 3С мр(2Р ме + (в 2F г)"

+Р((й) +2 Е )-E(f)„+ Е -27 „, Скр+18С.рРс„,+3((f) - F,„,„);

С -9С «р(Е(Е) b -2сwe )+ЗР(Е(Е)в+3Ем„,,)+

+3 (Е (f ) в м, ) 1

8кр ю ему +1 кр

E., — значение диэлектрической проницаемости исследуемого материала;

20 у „ вЂ” плотность исследуемого материала, г/смз; ta(tgp

tgg tg P- значение углов наклона

25 ветвей графика на зависимости Kf (W) в точке, соответствующей значению М

1508134 о м во

Вломиоеть. il% I

РОГ. 2

Составитель Е. Ежов

Редактор Н. Горват Текред M.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 7822/ДСП Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101