Способ определения пористости

 

Использование: изобретение касается определения пористости материалов. Это Достигается тем, что в установочной партии материала определяют пористость Р0, например, методом выжигания и влагосодержание Wi до выхода кривой водопоглощения на плато (WH) при выдержке образцов в дистиллированной воде при Т 90°С. Для момента врег.5ени гн , соответствующего состоянию насыщения, рассчитывают параметры аи b уравнения линейной регистрации WH - а + ЬРо (1). Для образцов исследуемого материала определяют изменение влагосодержания при тех же условиях , что и для образцов установочной партии, но в течение времени , соответствующего начальной стадии увлажнения . Затем используя второй закон Фика, рассчитывают WH, а пористость определяют по уравнению (1). 4 табл. сл С

(19) O() СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 15/08

1ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) t AV(=am З РЕТЕ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СО

6д (л)

ОО

С

1 (21) 4871656/25 (22) 08.10.90 (46) 23,12.92, Был. М 47 (71) Обнинское научно-производственное объединение "Технология"" (72) ЮЛЮ.Перов и E.Þ,Êðó>êêoâà (56) Аркелян А.Я. Прочность бетона как капиллярно-пористого материала и расчет его состава. — Ереван; Мир, 1979, с. 4-43.

ГОСТ 2409-80 Материалы и изделия огнеупорные. Метод определения водопоглощения, кажущейся плотности, открытой .и общей пористости.. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ (57) Использование: изобретение касается определения пористости матерйалов. Это достигается тем, что в установочной партии

Изобретение относится к облас ги физических методов исследования свойств материалов и предназначено для определения пористости. Может быть использовано при создании новых композитных материалов и изучении эксплуатационных свойств этих материалов;

Известен способ определения порйстости, который заключается в выдержке предварительно высушенных образцов исследуемого материала в воде при "комнатной температуре, определений влагосодержания в процессе увлажнения, построении кривой кинетики водопоглощения, Эксперимент заканчивается при выходе кривой кинетики водопоглощения на плато, то есть при полном насыщении об2 материала определяют- пористость Р,. например, методом выжигания и влагосодержание Wi до выхода кривой водопоглощения йа плато (04) при выдержке образцов в дистиллированной воде при Т = 90 С. Для момента времени, соответствующего состоянию насыщения, рассчитывают параметры.а и Ь уравнения линейной регистрации %4 = а+ ЬР0 (1). Для образцов исследуемого материала определяют изменение влагосодержания при тех же условиях, что и для образцов установочной партии, но s течение времени r < <т„, соответствующего начальной стадии увлажнения. Затем используя второй закон

Фика, рассчитывают 9 н, а пористость определяют по уравнению(1). 4 табл. 3, раэца влагой. Объем пор находят из графика (площадь под кривой). Общая пористость определяется по отношениго обьема пор к полному объему пористого тела, Аналогичйым является способ определения пористости, который заключается в следующем. В ысушен ные до п осто я н ной массы образцы вакуумируют до получения остаточного давления 15 мм рт ст. при Т =

=17,5 С, затем проводят их насыщение дистиллированной водой или иной жидкостью, не взаимодействующей с испытуемым материалом. После насыщения проводят гидростатическое взвешивание образцов в той жидкости, какой они были насыщены. Взвешенный в насыщающей жидкости образец вынимают из сосуда, протирают поверх1783380 ность х/б тканью, после чего образец взвешивают. По полученным данным определяют общую пористость образца по формуле

rIO6614. ™ * 100%, р где р — плотность материала образца по

ГОСТ 2211-65, г/см; ркаж — кажущаяся плотность образца, 10 представляющая собой отношение массы сухого образца x его объему, г/см . з . Кажущуюся плотность р<>ж определяют по формуле:

15 п1с ркаж. = рж

m»o m где всх — масса сухого образца, г;

m»o - масса образца, насыщейного 20 жидкостью, при взвешивании его на воздухе,г;.

m — масса гирь, уравновешивающих насыщенный жидкостью образец при взвешивании его в жидкости, г; 25 ф — плотность насыщенной жидкости, г/см, Данные способы примейимы при исследовании материалов С высокой скоростью сорбции, У полимерный композиционных 30

: материалов процессы сорбции даже при повышенных температурах довольно длительны, поэтому недостатком этого способа является большая затрата времени для достижения состояния насыщения.

Целью предлагаемого способа является повышение производительности определенйя пористости полимерных композиционных материалов.

Предлагается способ определения. по- 40 ристости, заключающийся в измерении вла госодержания материала при выдержке его в дистиллированной воде при определенной температуре,:отличающийся тем, что, на.установочной партии материала опреде- 45 ляют пористость, например, методом выжигания, измеряют влагосодержаниз при насыщении в момент времени т11, рассчи-тывают параметры уравнения линейной ре: грессии 50

WH8+b Ро О)

Для исследуембго материала замеряют влагосодержание Vlt до момента времени г < < r< . затем по формуле

55 в " <: brââßà,1 где Vl„„- влагосодержание в момент времени t;

Ин — предельное влагосодержание;

D — коэффициент диффузии;

I — толщина образца; т - время, используя данные по кинетике всдопоглощения, рассчитывают Ян, а пористость выЩ< — а числяют по формуле Ро

Предлагаемый способ определения пористости осуществляется следующим образом.

Экспериментальный материал представлял собой квазимонотропный углепластик КМУ-4Э с укладкой (0 )о на основе эпоксифенольного связующего. В качестве арматуры использована углеродная лента

ЗЛУР-0,08, Для получения модельных плит установочной партии углепластика при Т =

=175 C создавались следующие давления прессования: р = 0,1; 0,2; 0,6; 1,0 МПа. Для искл1очения каких-либо побочных факторов все пластины были изготовлены: иэ одной партии препрега, Из каждой плиты установочной партии углепластика было изготовлено по 5 образцов для определения пористости Ро методом выжигания и по 5 образцов для определения текущих значений влагосодержания Wi. Значения пористости для каждой плиты приведены в табл.1.

Все образцы установочной партии углепластика перед проведением испытаний были выдержаны в термостате при Т = 90 С до постоянного веса, затем помещены в емкость с дистиллированной водой при Т

=90 С. В процессе выдержки образцов е воде с помощью аналитических весов ВЛР200 (точность взвешивания до 0,0001 r) для каждого образца определялось текущее значение влагосодержания по формуле

Nf= о 100, (3)

Мо где Mo — масса образца до воздействия воды, r; Mi — текущее значение массы образца в процессе водопоглощения, г.

Образцы были выдержаны в воде до насыщения в течение 1242 ч, При обработке результатов испытаний (табл.2) было получено следующее уравнение линейной регрессии с коэффициентом корреляции и

=0,870!

11Мн = 0 944 + 0 751 Ро (4)

В качестве исследуемого материала есйользован углепластик, отпрессованнйй при давлении р = О,б МПа. Из модельной плиты были вырезаны пйть образцов. в дальнейшем подвергшиеся тем же воздействиям, что и образцы установочной партие.

Разница заключалась в выдержке образцов

1783380

"Ъ

Ъ температуре, отл ич а ющи йс я тем, что, с целью повышения производительности испытаний полимерных композиционных материалов, на установочной партии материала определяют пористость; измеряют влагосодержание при насыщении в момент времени гн, рассчитывают параметры уравнения линейной регресии W< = а+ Ь Ро, для исследуемого материала замеряют влагосодержание Wi до момента времени т < (н, затем по формуле в воде: образцы исследуемого углепластика находились в воде в течение 240 ч. За счет этого удалось повысить производительность испытаний в пять раз. Согласно экспериментальным данным, за 240-300 ч 5 сорбции водопоглощение углепластика составляет около 1/2W . Этих данных по кинетике достаточно для того, чтобы достоверно рассчитать Ф4. ,Текущие значения влагосодержания об- 10 разцов исследуемого углепластика приведены в табл.3.

Затем по формуле (2) для каждого образца было рассчитано WH, а с помощью уравнения (4) — пористость. Эти значения 15 приведены в табл.4.

Среднее значение пористости по плите составило t,61 $, что отличается от пористости, определенной методом выжигания, в среднем на 2 ф. Такая погрешность измере- 20 ний полностью отвечает требованиям, предъявляемым к интенсивным измерениям и расчетам.

Формула изобретения

Способ определения пористости, за- 25 ключающийся в измерении влагосодержания материала при выдержке его s дистиллированной воде при определенной где Wi — влагосодержание в момент времени,r;

WH — предельное влагосодержание;

Π— коэффициент диффузии;

I — толщина. образца, используя данные по кинетике водопоглощения, рассчитывают М4, а пористость вы04 — а числяют по уравнению Ро—

Г 2. Способ поп.1, отл и ч а ю щи йс я тем, что на установочной партии полимерных композиционных материалов определяют пористость методом выжигания.

Таблица 1

Пористость углепластика КМУ-4Э, определенная методом выжигания, в зависимости от давления прессования

Таблица 2

Предельное влагосодержание М4 образцов углепластика в зависимости от пористости

Таблица 3

Кинетика водопоглащвния исследуемого углепластика

Таблица 4

Расчетные значения предельйого.йлагосодержайия и пористости для исследуемого углепластика

Составитель Ю. Петров

Редактор И, Иванова, Техред М.Моргентал Корректор Н. Бучок Заказ 4509 - Тираж . Подписное . ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101