Оценка свойств жидких материалов

В кабельной технике используются жидкие электроизоляционные материалы, растворители, лаки, расплавы полимеров. Свойства этих жидкостей определяются их вязкостью, поверхностным натяжением, краевым углом смачивания и др.

В большинстве случаев между напряжением сдвига т и скоростью сдвига существует степенная зависимость

где и — скорость течения жидкости; р0 и п — постоянные коэффициенты; г — текущий радиус в вискозиметре.

Если п = 1, то такую жидкость называют идеальной или ньютоновской. При этом значение динамической вязкости р не зависит от

скорости сдвига. Если п < 1, то вязкость и зависит

от скорости сдвига. Вязкость измеряют ротационными и капиллярными вискозиметрами [34].

В ротационном вискозиметре вязкость определяют при вращении одного из коаксиальных цилиндров, между которыми находится жидкость. Напряжение сдвига

где М| — вращающий момент на внутреннем цилиндре; с/1 и / — диаметр и длина рабочей поверхности внутреннего цилиндра.

Градиент скорости около внутреннего цилиндра определяют по формуле, справедливой при отношении диаметров цилиндров х < 1,2 [34]:

где

N — число оборотов вращающегося цилиндра в единицу времени; б/2 — диаметр внутренней рабочей поверхности внешнего цилиндра.

Величина п2 вычисляется как коэффициент наклона прямой линии на графике зависимости 1п М— /1пЛН

Если отношение 5 приближается к единице, то (10.32) приводится к выражению

Рассчитав х и сКУ/бг по экспериментальным данным, находят зна-

2

чения ц. Все размерности должны соответствовать системе СИ : Н/м“ —

—1 2

для т, с —для А1ЛАг, Н • с/м иликг/(с*м) — для ц.

В приведенной методике не учитываются напряжения сдвига на торцевых поверхностях ротора. Для такого учета прибор калибруется на стандартных ньютоновских жидкостях.

В капиллярном вискозиметре жидкость протекает по цилиндрическому каналу малого диаметра ?/ (примерно 1 мм). Длина капилляра / должна быть много больше его диаметра, при этом влиянием участков на концах капилляра можно пренебречь. На концах капилляра каким-либо способом создают перепад давления в жидкости Ар, за счет которого она течет по капилляру. Во время проведения опыта значение Ар должно быть постоянным. Измерив объемный расход жидкости за единицу времени q, можно рассчитать т и сШ/Аг на стенке капилляра:

Значение /71 вычисляют по графику зависимости 1п Ар =/( 1п д).

Реологические свойства полимеров оценивают в условных единицах «показателях текучести расплава». Для этого полимер расплавляют в специальном цилиндре при нормированной для этого полимера температуре. Затем с помощью поршня, на который действует нормированный груз, расплав выдавливают через отверстие со стандартизованным диаметром с! и длиной трубки /. За определенное время I выдавливается некоторая масса полимера (7, которая определяется взвешиванием.

Если площадь поршня в цилиндре 5, то давление в расплаве равно Ар — и напряжение сдвига можно рассчитать по (10.34). Объемный расход материала V = (7/р, где р — плотность полимера. При этом можно рассчитать АШАг по (10.35). По этим данным можно найти все параметры коэффициента вязкости.

Рис. 10.4. Прибор для исследования процесса подвулканизации в резиновых смесях

Условную вязкость определяют по времени, которое необходимо для вытекания жидкости из сосуда определенных объема и формы через калиброванное отверстие.

Отношение времени вытекания исследуемой жидкости и жидкости с известной вязкостью (воды) является мерой условной вязкости «градусы Энглера» [1]. Такая методика пригодна только для быстрой оценки соответствия вязкости, установленной техническими условиями.

По изменению вязкости резиновой смеси при повышенной температуре можно определить время, в течение которого происходит процесс вулканизации в жидкой фазе смеси, т.е. так называемое «время подвулканизации». По окончании процесса подвулканизации процесс химического сшивания молекул в резиновой смеси приводит к появлению пространственной сетки в резине и резкому увеличению ее вязкости.

Для определения времени подвулканизации применяют дисковый вискозиметр, схема которого показана на рис. 10.4. Между медленно вращающимися с помощью вала б дисками 1 и 2 установлены шайбы из сырой резины 3. Диски 1 и 2 соединены так, что они вращаются совместно, по могут сдвигаться вдоль оси прибора. Диски сжимаются вдоль оси с определенным усилием и прижимают резиновые шайбы к неподвижному диску 4. Диски 1 и 2 вращаются внутри обогреваемой печи 5, в которой предусмотрен нагрев резиновых шайб до заданной температуры. Поверхности, которые прижимаются к резиновым шайбам, имеют насечки для предотвращения проскальзывания поверхностей. Вращающий момент с неподвижного диска 4 с помощью вала 7 передается на измерительное устройство, которое отградуировано в единицах вязкости. По окончании процесса под- вулканизации вязкость начинает быстро возрастать.

Контрольные вопросы

  • 1. Перечислите основные физико-химические свойства полимеров и жидких диэлектриков.
  • 2. Опишите методы исследования воздействия различных веществ на свойства материалов.
  • 3. Назовите методы определения коэффициента диффузии различных веществ в материалах.
  • 4. Перечислите методы определения параметров кинетики процессов старения материалов.
  • 5. Как определяют температурный индекс для материалов?
  • 6. Что такое климатические испытания?
  • 7. Как определяют вязкость жидких материалов?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >