Способ измерения тиксотропии

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Республик

% ф

i

4, с

1 (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено16.11.77 (2! ) 2543983/18-25

Кл, 01 N 1 1/14 с присоединением заявки ¹

Государственный ксмитет (23) Приоритет— ао делам иэвбретений и атнрытнй

Опубликовано25.05.80. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания, >8.05.80

ДК 539.137 (088.8) С. И. Гончаров, К). К. Казанов и Н. Д. Филатова

/ (72) Авторы изобретения

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт:им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТИКСОТРОПИИ НЕНЬЮТОНОВСКИХ

СТРУКТУРИРОВАННЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к способам изучения реологических параметров материалов, а более конкретно к изучению тиксотропного эффекта в неньютоновских структурированных жидкостях, и может быть использовано в приборах и уста5 ковках как научно-исследовательского характера, так и промышленного назначения.

Известен способ измерения тиксотро- .

t0 пии по гистерезисным кривым .течения (1), по пикам прочностной и вязкостной тиксотропии, опрепеляемым из деформационных кривых 2) .

Известные способы являются дина15 мическими, так как непосредственное измерение тиксотропного эффекта сопровождается тем или иным перемешением измерительной поверхнозти в исследуемой жидкости. Это вносит неопределенную погреши сть в измеряемые параметры и=- за невозможности учета инерционности элементов прибора, а также за счет .вно.имых помех йро2 цессу восстановления пространственной структуры жидкости при перемешении в ней измерительного органа.

Известен способ измерения тиксотропии по значению сдвиговой прочности структуры, где в качестве количественной оценки тиксотропного эффекта предлагается отношение величины сдвиговой прочности, замеренной через определенный промежуток времени после прекрашения разрушения структуры, к минимально возможному сопротивлению на измерительном органе при полностью разрушенной структуре P).

Замер сдвиговой прочности восстанавливаемой после разрушения структуры может послужить основой для оценки тиксотропного эффекта неразрушаюшим способом. Однако описанный способ не позволяет получить полную картину тиксотропного восстановления структуры во времени, так как сдвиговая прочность замеряется у полностью восстановленттой структуры. Кроме того, при ее замере к

3 73596 измерительному органу прикладывается дискретно возрастающая нагрузка (паде-. ние стальных шариков в контейнер), что вносит погрешность в измеряемую величину.

Известен способ изучения структурных

5 изменений и. измерения стационарных характеристик текучести высоковязких жидкостей, по которому мощный электродви гатель приводит во вращение маховик до 1О заданной частоты вращения, после чего с помощью быстродействующего электромагнитного вентиля включает.я пневМатическая пластинчатая муфта. При этом в измерительной камере начинает вращаться диск, который вместе с укрепленным на трубчатой пружине конусом образует измерительную щель. Затем с помощью плас. тинчатого тормоза осуществляется быстрое торможение и цикл с той или другой частотой вращения вала может быть повторен. Измерения проводятся ротацйонным реометром во время совместного дви-. жения диска и конуса $4).

Целью изобретения является изучение быстропротекающих во времени процессов структурообразования в неньютоновских жидкостях, а также повышение точности

" замера тиксотропного эффекта.

Это достигается тем, что исследуемую жидкость помещают в контейнер с находящимся в нем заарретированным измерительным органом, подвергают ее интен.сивному перемешиванию в течение определенного времени, по окончании которого 35 измерительный орган разаарретируют и к нему прикладывают линейно возрастающую нагрузку до момента начала движения измерительного органа относительно неподвижного контейнера. Изменяя скорость|о возрастания нагрузки на измерительном органе, получают семейство сдвиговой прочности структуры в различное время после ее раэфушения, по которым строиткривая тиксотропщ>го упРОчнения жид 45

КОСТИ.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.

Иэвестно, что тиксотропное восста- . новление структуры неньютоновских жид-

50 костей происходит по экспоненциальному закону.

На чертеже кривая 1 вида Р = Р, (1 - ) характеризует рост, например, t/Ã, сдвиговой прочности структуры во времени, P - текущее значение сдвиговойпроч- ности s момент 4 после прекращения механического воздействия; Р— максимальное значение сдвиговой прочности

7 пол юстью восстановленной структуры

t — константа тиксотропного восстановления, численно равная времени достижеи

Построив такую кривую, получают полную картину тиксотропного восстановления структуры исследуемой жидкости.

В изобретении предлагается нахожде- ние кривой, используя метод сравнения двух величин; сдвиговой прочности восстанавл ива емой структуры, проявляющейся в сопротивлении начала трогания измерительной поверхности; и возрастающего движущего усилия на измерительной поверхности, которое изменяется линейно с заданной скоростью (прямые

2,3,4 и т.д.). Начало роста этого сопротивления совпадает с моментом прекращения механического воздействия на исследуемую жидкость.

В таблице приведены результаты экспериментальной проверки способа изменения тиксотропии на примере эмалевых шликеров. Измерения проводились на ротационном вискозиметре "Реотест .

В таблице представлены результаты испытаний трех шликеров: 1,2 — грунтовые, 3 — покровного. По данным, значений эа фиксированной сдвиговой прочности были построены кривые тиксотропного восстановления. По методике оценки тиксотропного эффекта при обработке крйвых определялись: время полного восстановления структуры, максимальное значение сдвиговой прочности полностью восстановленной. структуры и время достижения сдвиговой прочности восстанавливаемой структуры от максимального значения (константа (в приведенном уравнении кривой восстановления), Если два первых параметра являются величинами, характеризующими конечный результат тиксотропного восстановления, то третий ха- .. рактеризует динамику процесса {крутизна кривой восстановления) . Результаты; приведенные в трех последних графах таблицы могут быть использованы как для сравнительной оценки исследуемых шляхе ов, TBK и для совершенствования технологического процесса эмалирования, например, для разработки эмалевых шликеров с оптимальными технологическими свойствами для механизированного процесса эмалирования.

Способ может быть применен для использования любых неньютоновских структурированных жидкостей. Методика об735967. 6 работки получаемых кривых тиксотропного ния природы исследуемой жидкости и полвосстановления зависит от задач исследова, йостью определяется экспериментатором. б ачение зафиксированной сдвигово прочности дин/см

Время от начала

Время полного восста новления структуры, сек корость роста момента на измерительном органе дин/см сек ремя ос тижения

0,63 сек восстановОпыт ления структуры до срыва измерительного органа, сек мер

2

1

5

6. 6,45

12,9

23,2

38,8

58,2

362

302

233

198

182

62

28

60

400

7,6

3,4

2,6

2

2

6,45

264

258

232

194

163

112

2Î

12,9

23,2

38,8

58,2

264

3,2

2,8 1,6

146

129

116

77,6

6,45

12,9

23,2

38,8

58,2

2

3 4

22,6

146

3,4

1,2

0„8

1. Воларович М. П. и др. Коллоидный журнал, 1950, т. 12, с. 169.

2. Трапезников А. А. и др. Коллоидный журнал, 1957, т. 19, с. 232.

3. Патент США № 3693412, кл. G 01 Й 11/10, 1973.

4. Патент ФРГ ¹ 2314671, кл.501 N 11/13, 22.04.76 (прототип).

Формула изобретения

Способ измерения тиксотропии неньютоновских структурированных жидкостей путем определения сдвиговой прочности 4 структуры жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью изучения быстропротекающих Во времени процессов структурообразования, жидкость помещают в контейнер с находящимся + нем 5О заарретированным измерительным органом, подвергают ее интенсивному перемешиванию, по окончании которого измерительный орган разаарретируют и к. нему прикладывают линейно возрастающую нагрузку до момента начала движения измерительного органа относительно аксимальное значение сдвиговой проч ности восстановленной струк- туры, дин/см неподвижного контейнера, изменяют скорость возрастания нагрузки на измерительном органе, измеряют сдвиговые прочности структуры в различное время ее разрушения, по которым строят кривую тиксотропного упрочнения жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

735967

Составитель В. Вощанкнн

Редактор Л. Народная Техред Я, Бабурка, Корректор И. Муска

Заказ 2415/34 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ .Государственного > комитета СССР по делам нэобретений и открытий

l13ii35, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Фнлнад ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4