Способ определения краевого угла смачивания полимерных композиций

 

Использование: определения реологических свойств вспенивающихся и невспенивающихся полимерных композиций, в частности краевого угла смачивания. Сущность: материал и подложку нагревают до температуры 22 - 30°С, наносят не менее 300 г материала на поверхности подложки, определяют диаметр растекаемости, краевой угол Θ рассчитывают по формуле, приведенной в описании. 2 табл.

Изобретение относится к определению реологических свойств полимерных композиций, в том числе наполненных твердыми частицами различной формы и размеров.

Наиболее близким техническим решением является способ определения краевого угла смачивания полимерных композиций, включающий нанесение капли исследуемого материала на плоскую горизонтальную подложку, определение размеров капли и расчет краевого угла капли при известной плотности материала и поверхностного натяжения на границе материал - воздух [1].

Недостатком данного способа является трудоемкость и длительность измерений, что не позволяет использовать его для определения краевого угла смачивания вспенивающихся полимерных композиций, индукционный период вспенивания которых составляет 30-40 с. В этом случае монометр и сферометр выйдут из строя после первого же опыта, т.е. в данном случае они являются приборами одноразового пользования, при этом нельзя достичь высокой точности измерений.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение точности, а также расширение области применения за счет обеспечения измерений как невспенивающихся, так и вспенивающихся жидкостей.

Сущность определения краевого угла смачивания полимерных композиций заключается в следующем. На плоскую горизонтальную подложку выливают испытуемую композицию, предварительно измерив ее массу, но не менее 300 г, и нагревают подложку до температуры, обеспечивающей получение однородной структуры испытуемого материала. Так, например, при работе со вспе- нивающимися полиуретановыми композициями, в зависимости от материала подложки, температура должна быть в пределах 20-30^оС, с полиизоциануратными - не ниже 40^оС. Затем определяют диаметр растекаемости и рассчитывают краевой угол Θ по формуле cos Θ = 1 - (8 gm²/ ρσπ D⁴), где g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с², m - масса композиции, кг; ρ- плотность композиции, кг/м³; σ- поверхностное натяжение на границе жидкость - воздух, н/м; D - диаметр растекаемости, м.

П р и м е р 1. Требуется определить краевой угол смачивания полиуретановой композиции марки ППУ-317, плотность которой 1200 кг/м³, коэффициент поверхностного натяжения 0,1 н/м в зависимости от массы капли при постоянной температуре подложки, равной 22^оС. Определяем диаметр растекаемости и рассчитываем краевой угол смачивания по формуле cos Θ = 1 - (8 gm²/ ρσπ²D⁴).

Полученные данные приведены в табл.1 П р и м е р 2. Требуется определить краевой угол смачивания пенополиуретановой композиции марки ППУ-317, плотность которой ρ = 1200 кг/м³; коэффициент поверхностного натяжения σ= 0,1 н/м, масса композиции 0,5 кг. Диаметр растекаемости композиции определяли при температуре подложки 22^о, 30^оС. Краевой угол смачивания рассчитывали по формуле. Результаты расчетов приведены в табл.2.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, включающий нанесение капли исследуемого материала на плоскую горизонтальную подложку, определение размеров капли и расчет краевого угла капли при известной плотности материала и поверхностного натяжения на границе материал - воздух, отличающийся тем, что материал и подложку нагревают до температуры 22 - 30^oС и наносят не менее 300 г материала на поверхность подложки, определяют диаметр растекаемости, краевой угол Θ рассчитывают по формуле cosΘ = 1-8gm² / ρσπD⁴ ,
где g - ускорение свободного падения;
m- масса композиции, кг;
ρ - плотность композиции, кг/м³;
σ - поверхностное натяжение на границе жидкость - воздух, н/м;
D - диаметр растекаемости, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2