«реотест-2» (стр. 1 из 4)
Министерство образования и науки РФ
Бийский технологический институт (филиал)
государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Алтайский государственный технический университет
имени И.И. Ползунова»
И.С. Кононов, Е.А. Кукарина
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
НА РОТАЦИОННОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ «РЕОТЕСТ-2»
Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы
по дисциплинам «Технология наполненных полимерных композиций», «Технология наполненных полимеров», «Теоретические основы
проектирования технологических процессов РД» для студентов
специальностей 240702 «Химическая технология полимерных
композиций, порохов и твердых ракетных топлив»,
240706 «Автоматизированное производство химических предприятий», 130400 «Ракетные двигатели»
Бийск
Издательство Алтайского государственного технического университета
им. И.И. Ползунова
2011
УДК 662.215:678.01(076)
ББК 35.63
| Рецензент: | А.М. Громов, к.т.н., доцент БТИ АлтГТУ. |
Кононов, И.С.
| Исследование реологических свойств растворов полимеров и полимерных композиций на ротационном вискозиметре «Реотест-2»: методические рекомендации к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Технология наполненных полимерных композиций», «Технология наполненных полимеров», «Теоретические основы проектирования технологических процессов РД» для студентов специальностей 240702 «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив», 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий», 130400 «Ракетные двигатели» / И.С. Кононов, Е.А. Кукарина; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2011. – 18 с. |
Методические указания содержат теоретические сведения о реологических свойствах растворов полимеров и наполненных полимерных композиций, подробное описание вискозиметра «Реотест-2» и правила работы на нем с обработкой полученных результатов.
УДК 662.215:678.01(076)
ББК 35.63
| Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ХТЭМИ. Протокол № 8 от 19.10.2009 г. |
| © Кононов И.С., Кукарина Е.А., 2011 |
| © БТИ АлтГТУ, 2011 |
| ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………..... 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ОСНОВЫ РЕОЛОГИИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ………………………………… 2 ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИБОРОВ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И МАТЕРИАЛОВ…………………………. 3 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ВИСКОЗИМЕТРА….. 3.1 Привод …………………………………………………...…. 3.2 Измерительное устройство……………………………...… 4 ЗАПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СОСУДА……………….. 5 ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ…………………………………….. 6 РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОЙ ВЯЗКОСТИ И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ работы…………………………………………... 7 ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ………………………. | 4 4 10 10 10 12 12 13 13 16 |
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа ставит целью изучение основ реологии полимеров, их растворов и наполненных полимерных композиций, а также практическое освоение способа оценки реологических свойств материалов на ротационном вискозиметре «Реотест-2» в широком диапазоне скоростей сдвига и по результатам испытаний определение закона течения и типа реологического тела.
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ОСНОВЫ РЕОЛОГИИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Слово реология происходит от греческого рео – теку. Реология – это наука о деформационном поведении материалов под действием напряжений.
Вязкость (внутреннее трение) – свойство материала сопротивляться перемещению его слоев относительно друг друга (течению) при приложении внешних воздействий. Математически взаимосвязь между приложенным касательным напряжением и интенсивностью течения, характеризуемая градиентом скорости сдвига (
), выражается законом Ньютона 
, где 
– коэффициент пропорциональности или вязкость, Н·с/м2 или Па·с.Идеальная Ньютоновская жидкость («тело Ньютона») – материал, подчиняющийся закону Ньютона и имеющий постоянную вязкость, не зависящую от интенсивности деформирования. Как правило, это маловязкие низкомолекулярные жидкости. Чтобы наглядно представить поведение тела Ньютона под нагрузкой, его моделируют в виде демпфера-поршня, погруженного в цилиндр с вязкой жидкостью. Скорость перемещения поршня пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна вязкости (рисунок 1.1).
Градиент скорости сдвига есть отношение разности скоростей перемещения соседних слоев жидкости к расстоянию между ними и имеет размерность [с-1].
Реологическое поведение полимеров, их растворов или расплавов, а тем более наполненных композиций на их основе, осложняется тем, что громоздкие макромолекулы не могут при приложении нагрузки передвигаться мгновенно целиком. Течение полимеров есть результат последовательного кооперативного перемещения отдельных сегментов макроцепи, напоминающего движение гусеницы. Так как при этом молекула вынуждена изгибаться, меняя свою форму, весь процесс течения осуществляется в виде переходов от одной конфигурации к другой не мгновенно, а запаздывает во времени относительно нагрузки, то есть является релаксационным. Релакс – ослабляю, греч. релаксация – переход в ненапряженное расслабленное состояние.
Полное время релаксации (tp) – время уменьшения напряжения
до 0. Время релаксации – время уменьшения напряжения в е раз (е – основание натурального логарифма – 2,72) (рисунок 1.2).
 |
| Рисунок 1.1 – Модель «тело Ньютона» | Рисунок 1.2 – Схема релаксации |
| | |
| а | б |
| а – модель тела Кельвина–Фойгта; б – кривая ползучести и релаксации деформации для него Рисунок 1.3 – Высокоэластичное тело Кельвина–Фойгта | |
Для несшитых полимеров и их растворов деформация течения, обусловленная перемещением макромолекул, не обратима.