Испытание свойств полимерных материалов 2506131ПП0120Т02

Подобрать необходимое количество грузов для испытуемого материала, освободить держатель, приподняв вверх втулку до упора, одеть грузы на держатель. Приподнять вновь втулку и вдавить держатель в цангу, затем опустить втулку вниз до упора.

С помощью винтов опорной плиты добиться строго вертикальной установки испытательного канала (установка проводится по уровню, при этом температура в канале не должна превышать 50С). Включить прибор в сеть, установить на шкале прибора необходимую температуру испытания данного материала.

Выдержать экструзионную камеру и поршень в течение 15 минут при температуре испытания. С помощью рукояти и поворотом её до отказа зафиксировать положение сопла.

После окончания выдержки поршень вынимается из цилиндра, для чего нужно повернуть штурвал по часовой стрелке и в цилиндр загрузить навеску термопласта, в течение не более 1 минуты. Материал вручную утрамбовать и ввести конец поршня в цилиндр. Для предотвращения преждевременного вытекания расплава на канале сопла в канал устанавливается упор на опорную плиту, медленно вращая винт против часовой стрелки, закрепить сопло наконечником.

Затем освободить поршень с добавочным грузом из держателя, для чего поднять вверх до упора втулку и, вращая штурвал по часовой стрелке, приподнять цангу вверх.

Поршень с грузом будет свободно опускаться вниз, создавая необходимое давление на термопласт. После выдержки под давлением термопласта в течение времени, указанного в ТУ и ГОСТах на исследуемый материал, не менее 4 минут, вынимают упор с наконечником на капилляре и дают возможность расплаву полимера течь.

Как только верхняя кольцевая метка штока поршня опустится до верхней кромки экструзионной камеры, весь выдавленный материал срезают и в расчёт не принимают. После чего засекают время и через определённые промежутки времени, указанный в приложении, срезают экструдированный материал виде прутков.

Показатель текучести расплава определяется по формуле:

,

Влажность и содержание летучих определяется по разнице в весе определенной навески исходной пластмассы до и после высушивания в термостате при установленных температуре и времени.

В бюксе диаметром 40 мм отвешивают на аналитических весах около 5 г испытуемого полимера с точностью до 0,001 г и помещают в термошкаф. Температура и время подсушки пластмасс указываются в технологических инструкциях. Затем открытый бюкс охлаждают в эксикаторе, закрывают крышкой и вновь взвешивают.

Содержание летучих и влаги выражают в процентах.

Допустимое содержание влаги и летучих в пресспорошках фенопластах 2—4,5%, в аминопластах 3,5— 4%, в волокнистых и слоистых 0,8—3%, в полиамидах 0,2%.

Экспериментальные данные:

а₂ = 28,470 г

а = 28,630 г

а₁ = 28,375

Содержание летучих, веществ и влаги в процентах (х) рассчитывают по формуле

где а₂— вес бюкса с навеской до сушки, г;

а₁ — вес бюкса с навеской после сушки, г;

а — вес пустого бюкса, г.

Для расчета берут среднее из двух определений.

Вывод:

В данном опыте было определено содержание влаги и летучих веществ в образце полиамида, которое составило 1,962809915%, что не соответствует допустимым значениям.

Пластомер Канавца

1 – пресс-форма; 2 – испытуемый образец; 3 – электрообогрев; 4 – оформляющий штырь; 5 – пуансон; 6 – подшипник; 7 – шестерня; 8 – записывающий прибор

Текучесть характеризует способность материала к переработке, т. е. способность пластмасс при определенной температуре и давлении заполнять все полости пресс-формы. Текучесть является условным показателем, и для его определения могут быть применены различные методы. На основании данных о текучести материалов определяется удельное давление при прессовании или литье изделий. Применяемое удельное давление обратно пропорционально текучести: чем выше текучесть, тем меньше должно быть удельное давление, и наоборот. Низкая текучесть дает недооформленное изделие, а чрезмерно высокая текучесть приводит к вытеканию массы из пресс-формы. Из материала с высокой текучестью формуют изделия сложной конфигурации и с арматурой.

Текучесть пластических масс зависит от природы полимера, вида и качества наполнителя, присутствия пластификатора, смазывающих веществ и других добавок. С увеличением содержания наполнителей, особенно крупнозернистых и длинноволокнистых, уменьшается текучесть пластмассы пропорционально содержанию наполнителей. Для повышения текучести наполненных пластмасс в них добавляют смазывающие вещества (стеарин, олеиновую кислоту и др.).

Текучесть термореактивных пластмасс определяется длиной конусного стержня (мм), отпрессованного в пресс-форме Рашига.

Изменение вязкости во времени

Таблетку запрессовывают при давлении 300 + 25 кг/см2 в течение 3 мин. Длина стержня отпрессованного образца в мм до границы плотно запрессованной массы показывает текучесть. За результат испытания принимают среднее арифметическое двух определений...

Наиболее точно текучесть термореактивного материала и продолжительность его отверждения определяется на пластомере Канавца.

Пресс-форма на стержень для определения текучести реактопластов

Навеску испытуемого материала в виде гранул, таблеток или пресспорошка загружают в полость между поверхностями матрицы и штыря и формуют при определенной температуре (для фенопластов 170°С) и удельном давлении 300 кг/см².

Время отверждения определяют, опуская вертикальную линию на ось абсцисс из точки С, соответствующей вязкости, характерной для отвержденного образца.

Текучесть определяется по длине участка кривой, близкого к горизонтали.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОТБОР И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОБ.

Цель: Отбор и приготовление проб.

Оборудование и приборы: Щуп Говальского

1. Клапан;

2. Ручка щупа.

Исследуемые Материалы: Гранулы полимерного материал

Ход работы:

Чем крупнее куски материала, тем ярче выражена его неоднородность и тем сложнее взять среднюю пробу.

Способ отбора пробы зависит не только от состояния материала— порошкообразный, кусковой,— но и от того, поступает ли материал без упаковки или в таре (мешки, ящики, бочки, банки). При этом надо учитывать степень его однородности и условия хранения. Вследствие небрежного хранения материала он увлажняется, загрязняется.

Отбор первичной пробы сыпучих веществ. Пробу сыпучих материалов, поступивших в таре, берут приблизительно в равных количествах из разных мест (снизу, сверху, из середины и с боков). Пробы сыпучих веществ отбирают с помощью специального приспособления— щупа. Он представляет собой железный или узкий медный желоб, заостренный снизу, с рукояткой для удобства пользования Щуп вкручивают в глубину материала и вещество насыпается в желоб. Поскольку материал частично сползает по щупу, нижние слои не попадают в состав пробы. Щуп конструкции Говальского позволяет отбирать пробу более точно. На его конце имеется пластинка-клапан, вращающийся вокруг оси, перпендикулярной оси щупа. Ручка щупа может передвигаться и при движении вперед фиксирует клапан, причем щуп остается открытым и наполняется веществом. Прежде чем вытащить щуп из материала, ручку выдвигают назад, клапан освобождается и при движении щупа в материал последний давит на выступающую часть щупа, он закрывается и проба остается в нем.

Если сыпучий материал рассыпан относительно тонким слоем (до 1 м) на большой площади (в вагоне), то нужно брать пробу в нескольких точках, располагая их в шахматном порядке. Пробу вязких, пастообразных масс надо отбирать по всей толще массы сверху до дна.

Отбор первичной пробы кусковых, материалов. Отбор средних проб кусковых материалов представляет наибольшие трудности, так как состав кусков может резко отличаться. При отборе пробы необходимо сохранять в ней такое же соотношение между крупными кусками пробы должен быть тождествен составу исходной. Это достигается разделкой первичной пробы. Разделка проб состоит из следующих операций: измельчения, перемешивания и сокращения.

Измельчение осуществляют вручную с помощью Уступки или трамбовки на стальной плите. Ручное дробление очень трудоемко и утомительно и применяется в тех случаях, когда редко отбирают пробы и они имеют небольшую массу. Для регулярной переработки большого количества проб применяют специальные дробильные приспособления.

Перемешивание небольших масс пробы осуществляют при помощи совка вручную. В случае значительной массы пробы, ее насыпают лопатой в виде конуса, затем перекидывают на новое место и также собирают в виде конуса. Чтобы лабораторная проба по составу соответствовала первичной пробе, сокращение производят по определенным правилам.

Наиболее надежным способом сокращения больших масс пробы является способ кольца и конуса с последующим квартованием. Всю пробу высыпают на ровную поверхность (железный лист или пол), затем распределяют ее в виде кольца треугольного сечения, после чего собирают пробу в конус в центре этого кольца. В вершине конуса вертикально вставляют острый край деревянной дощечки и, поворачивая ее развертывают конус в диск. Затем всю операцию повторяют сначала и так 2—3 раза, после чего Диск квартуют, т. е. делят его на четыре равных сектора двумя перпендикулярными бороздами, проходящими через центр. Два противоположных сектора отбрасывают, а два оставшихся перемешивают и подвергают дальнейшему сокращению по описанной методике. Так продолжают до тех пор, пока не останется масса, требуемая по ГОСТу.

Отбор лабораторных проб проводят способом вычерпывания. Он состоит в том, что пробу, разровненную в виде круга, делят шпателем на ряд взаимно перпендикулярных рядов и отбирают лабораторную пробу в шахматном порядке из середины образовавшихся квадратов на всю глубину слоя вещества.

Плотность определяется как отношение массы к его объему. Масса определяется непосредственно взвешиванием, а объем определяете результате обмера образца.

Этот метод применяется для определения плотности изделий и полуфабрикатов. Точность измерения плотности до 0,5%. Для замера образца применяется инструмент, производимый линейные замера с точностью до 0,1% от линейного размера образца. Образцы должны объем не менее 1см³, массу не более 130г.

Проведение испытания:

1. 
   Массу определяют до 0,0002г на аналитических весах. Объем определяете следующим образом:
   
2. 
   Правильной геометрической формы — вычисляют по результатам линейных замеров.
   
3. 
   Неправильной или трудно измеряемой - по объему вытесненной жидкости.
   

1. 
   Для дисков:
   

2) Для брусков

Плотность материала вычисляют по формуле:

 = m/V, где

m - масса образца, г

V - объем образца, см³

1)

2)

Определение плотности методом гидростатического взвешивания.

Оборудование и приборы: аналитические весы, дистиллированная вода, химическая посуда.

Исследуемые Материалы:

Ход работы:

Метод заключен в сравнении масс одинаковых объемов испытуемого вещества или жидкости известной плотности. Можно использовать стандартные образцы размером 10x15x120мм или объемом не менее 1см³.

Точность измерения плотности до 0,1%. Необходимы аналитические весы с точностью до 0,0002г и специальное приспособление для гидростатического взвешивания.

Проведение испытания:

Для испытания применяют образцы массой 0,2 – 5,0 г. Определяют массу образца (m_l), взвешивая его с точностью до 0,0002 г.

С помощью денсиметра определяют плотность рабочей жидкости (ρ₀), например воды, если ее плотность не известна заранее. Рабочая жидкость должна хорошо смачивать материал, но не должна растворять и пропитывать образцы или вступать с ними в реакцию, а так же не должна улитучиваться во время определения.

Подставку со стаканом, наполненным рабочей жидкостью, устанавливают на столик весов так, чтобы подставка не касалась чаши весов. Образец с помощью проволоки-подвески подвешивают к коромыслу весов и погружают в стакан с рабочей жидкостью.

Проволока-подвеска из гибкого стойкого к коррозии материала диаметром 0,04 – 0,06 мм. При погружении образца в жидкость следят за тем, чтобы на его поверхности и на проволоке не было пузырьков воздуха, а сам образец не касался стенок и дна стакана. Опущенный в воду образец взвешивают с точностью до 0,0002 г., определяя массу (m2). Если образец в жидкости всплывет, к нему подвешивают дополнительный груз. Затем образец снимают с подвески, подвеску (с грузом, если он применялся) опускают в стакан с жидкостью при этом же уровне погружения и производят взвешивание, определяя массу.

Плотность определяют по формуле:

m₁ – масса образца в воздухе, г

m₂ – масса образца с проволокой в жидкости, г

m₃ – масса проволоки (с грузом, если он применялся), г

р₀ – плотность рабочей жидкости, г/см3

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов расчета плотности каждого образца. Результат записывают с тремя знаками поcле запятой и выражают в системе СИ.

Метод основан на сравнении масс одинаковых объемов испытуемого образца и жидкости известной плотности. Метод служит для определения плотности порошков, гранул, отформованных изделий.

Образцы для испытаний должны иметь массу от 1 до 5г. Перед работой пикнометр промыть серно-хромовой смесью, промыть водой, затем этиловым спиртом и сушить при 100°с. Высушенный пикнометр выдерживают I час при комнатной температуре и взвешивают. Затем его наполняют рабочей жидкостью и помещают в термостат, где выдерживают 30 мин. Избыток рабочей жидкости удаляют жгутиками фильтровальной бумаги до уровня метки на пикнометре. Затем пикнометр вытирают сухой тканью и взвешивают. Пикнометр освобождаю от рабочей жидкости, промывают и сушат как указано выше.

После этого в пикнометр помещают образец, взвешивают и определяют массу образца. Пикнометр с образцом наполняют рабочей жидкостью, выдерживают в термостате 30 мин, удаляют избыток жидкости до метки и определяют массу пикнометра с рабочей жидкостью и образцом.

Обработка результатов:

Плотность определяется по формуле:

где, ρ_ж - плотность рабочей жидкости, г/см³

m₁ - масса пустого пикнометра, г

m₂ - масса пикнометра с рабочей жидкостью, г

m₃ - масса пикнометра с образцом, г

m₄ - масса пикнометра с рабочей жидкостью и образцом, г

Вывод:

В данной работе была определена плотность для дисков, брусков и гранул равная соответственно: 1,860 г/см³, 1,157г/см³, 1,1111 г/см³, сверяясь со справочником можно предположить что это: Фенопласт, Полиамид–6, ПЭВД с тальком.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИ УДАРНОМ ИЗГИБЕ.

Цель: Определение прочности при ударном изгибе.

Оборудование и приборы: Маятниковый копр, штангенциркуль.

Исследуемые Материалы: Бруски (0,4Х1)

Ход работы:

Испытания проводят на трех образцах стандартных размеров. Перед испытанием измеряют толщину и ширину каждого бруска в его середине с точностью до 0,01мм и вычисляют площадь поперечного сечения. Образец укрепляют на двух опорах, расположенных в нижней части маятникового копра, так чтобы удар приходился по широкой стороне бруска и нож маятника ударял по середине образца. Маятник поднимают до верхнего положения и закрепляют его специальной защелкой. Стрелку шкалы копра устанавливают в начальном положении на нуль, затем освобождают защелку и дают маятнику свободно падать. Маятник, падая, встречает в самой нижней точке падения образец, ударяет его своим краем, разбивает образец и отклоняется в другую сторону на некоторую высоту. При своем движении вверх маятник увлекает движок, который непосредственно показывает работу в кгссм. Разность между высотой подъема маятника до и после проведения испытания показывает работу удара, необходимую для разрушения образца.

Положение образца при испытании на ударный изгиб.

Экспериментальные данные:

A₁ = 4 кгссм = 0,3924 Дж

A₂ = 6,3 кгссм = 0,61803 Дж

h = 0,4 см

а = 1 см
Обработка результатов:

Ударная вязкость полимерного материала в кДж/м² вычисляют по формуле:

, где

А - работа, затраченная на разрушение образца, кДж

S - площадь поперечного сечения образца в его середине, м².
S = h  a = 0,4 1 = 0,4 см² = 4  10^-5 м²
1)

2)

Вывод:

В данной работе была определена ударная вязкость двух материалов равная: 9,81 кДж/м² и 15,45075 кДж/м²

По данным справочника можно предположить, что это: Полиамид и текстолит соответственно: 9 – 44 кДж/м² и 14,5 – 36 кДж/м².

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРУШАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И ОТНОСИТЕЛЬНОГО УДЛИНЕНИЯ ПРИ РАЗРЫВЕ.

Цель работы: Определение максимального напряжения при растяжении в МПа. Определение относительного удлинения при разрыве.

Исследуемые материалы: ПВХ

Приборы и оборудование: Разрывная машина типа РПУ–1, толщиномер, штангенциркуль.



Ход работы:

Испытания проводят на трёх образцах. Перед испытанием замеряют ширину и толщину образца в его рабочий части и определяют площадь поперечного сечения. Измерения ведут не менее чем в трёх местах с точность до 0,01 мм. Установив образец, машину запускают, снимают полученные значения. Далее проводят ряд вычислений, необходимых для определения разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения при разрыве.

Образец Типа	1	2	3
Параметр	Заключение, мм
Общая длинна, L	115	150	150
Ширина головки, В	251	200,5	—
Длина рабочей части, l0	331	600,5	—
Ширина рабочей части, b	60,4	100,5	150,5
Расстояние между метками, А	805	115,5	1002
Толщина рабочей части, h	Не более 10	Не более 10	Не более 1
Расчётная длинна	251	501	501