RU2738806C1 - Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation - Google Patents

Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2738806C1
RU2738806C1 RU2020125789A RU2020125789A RU2738806C1 RU 2738806 C1 RU2738806 C1 RU 2738806C1 RU 2020125789 A RU2020125789 A RU 2020125789A RU 2020125789 A RU2020125789 A RU 2020125789A RU 2738806 C1 RU2738806 C1 RU 2738806C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer composition
composite sample
curing
mechanical vibrations
damped
Prior art date
Application number
RU2020125789A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Вахрушев
Анатолий Егорович Немцев
Николай Михайлович Иванов
Ирина Васильевна Коптева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН)
Priority to RU2020125789A priority Critical patent/RU2738806C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738806C1 publication Critical patent/RU2738806C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
    • G01N11/162—Oscillations being torsional, e.g. produced by rotating bodies
    • G01N11/165—Sample held between two members substantially perpendicular to axis of rotation, e.g. parallel plate viscometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of technological properties determination, namely to methods for determining degree of hardening of anaerobic polymer compositions (APC), and can be used for development of curing modes and determination of physical and mechanical properties of polymer compositions. Application of the method involves measurement of amplitude and frequency of damped mechanical vibrations of composite sample, including two plates and arranged between them polymer composition of specified thickness. In the composite sample electromechanical system excites damping mechanical oscillations, amplitude and frequency of which is fixed by a three-axis accelerometer. Data from the three-axis accelerometer are transmitted to the PC, where the coefficient of attenuation of the composite sample is calculated. To implement the method, a device consisting of a support on which a post with guides is placed, wherein a support is installed on the post, in which there is an upper plate and a lower plate, between which a polymer composition is placed, of a given thickness. Excitation of damped mechanical oscillations is performed by electromechanical system. Proposed device comprises climatic chamber to cure polymer compositions at high, low pressures and temperatures, as well as in presence of controlled atmosphere. Proposed device comprises working medium temperature monitoring and control devices. Amplitude and frequency of damped mechanical oscillations are determined with the help of a three-axis accelerometer, data from which are transmitted to a personal computer.
EFFECT: high accuracy, reliability, uniqueness, repeatability and reduced labor intensity of determining degree of hardening of polymer compositions.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области определения технологических свойств, а именно к способам определения степени отверждения анаэробных полимерных композиций (АПК) и, может быть использовано для отработки режимов отверждения и определения физико-механических свойств полимерных композиций.The invention relates to the field of determining technological properties, namely to methods for determining the degree of curing of anaerobic polymer compositions (APC) and can be used to develop curing modes and determine the physical and mechanical properties of polymer compositions.

Известен способ контроля степени отверждения термореактивных полимерных материалов (аналог) [патент СССР на изобретение №1374100 опубл. 15.02.1988, бюл. №6], заключающийся, в том, что в термостатируемой форме динамического реометра устанавливают заданную температуру, при этой температуре формуют образец термореактивного полимерного материала под давлением, соответствующим давлению прессования. Далее образец подвергают деформированию путем включения колебаний ротора через торсион с оптимальной частотой и амплитудой, характерными для испытуемого материала. За процессом испытания следят по графику, автоматически вычерчиваемому на вторичном самопишущем приборе. В процессе испытания замеряют амплитуду колебании ротора. В начальной стадии отверждения, когда испытуемый материал находится в вязкопластичном состоянии, амплитуда колебаний ротора по своим значениям близка к заданной амплитуде на противоположном от ротора конце торсиона. По мере отверждения материала его вязкость и модуль упругости возрастают, а амплитуда колебаний ротора уменьшается за счет увеличения угла скручивания торсиона.There is a method for controlling the degree of curing of thermosetting polymeric materials (analog) [USSR patent for invention No. 1374100 publ. 02/15/1988, bul. No. 6], which consists in the fact that a predetermined temperature is set in the thermostatted form of a dynamic rheometer, at this temperature a sample of thermosetting polymer material is formed under a pressure corresponding to the pressing pressure. Next, the sample is subjected to deformation by switching on the rotor oscillations through the torsion bar with the optimal frequency and amplitude characteristic of the test material. The testing process is monitored according to a schedule automatically drawn on the secondary recorder. During the test, the amplitude of the rotor vibration is measured. At the initial stage of curing, when the test material is in a viscoplastic state, the amplitude of the rotor oscillations in its values is close to the specified amplitude at the end of the torsion opposite to the rotor. As the material hardens, its viscosity and modulus of elasticity increase, and the amplitude of rotor oscillations decreases due to an increase in the torsion angle of the torsion.

К числу недостатков известного способа следует отнести необходимость регулирования величины амплитуды вынужденных колебаний ротора в зависимости от степени отверждения полимерного материала, что усложняет конструкцию устройства и вносит погрешности:The disadvantages of the known method include the need to regulate the amplitude of the forced vibrations of the rotor depending on the degree of curing of the polymer material, which complicates the design of the device and introduces errors:

- в оценку времени отверждения полимерного материала;- in the assessment of the curing time of the polymer material;

- в определение вязкоупругих свойств полимерного материала.- to determine the viscoelastic properties of a polymer material.

Известен способ контроля степени отверждения полимерной композиции (прототип) [патент СССР на изобретение №894477 опубл. 30.12.1981, бюл. №48], заключающийся в том, что, по мере отверждения композиции линейно увеличивают величину силы, возбуждающей колебания зонда и одновременно измеряют амплитуду колебаний зонда, а по отношению мгновенных значений возбуждающей силы к амплитуде колебаний зонда судят о степени отверждения полимерной композиции.A known method of controlling the degree of curing of the polymer composition (prototype) [USSR patent for invention No. 894477 publ. 30.12.1981, bul. No. 48], which consists in the fact that, as the composition hardens, the value of the force exciting the oscillations of the probe is linearly increased and at the same time the amplitude of the oscillations of the probe is measured, and the ratio of the instantaneous values of the exciting force to the amplitude of the oscillations of the probe is judged on the degree of curing of the polymer composition.

Недостатком известного способа является, в качестве основного принципа оценки степени отверждения, использование отношения возбуждающей силы к величине амплитуды колебаний зонда. При этом необходимо увеличивать, в зависимости от степени отверждения полимерной композиции, и точно контролировать возбуждающую силу с тем расчетом, чтобы контролировать величину колебаний зонда, что в конечном итоге увеличивает погрешность определения времени и степени отверждения полимерной композиции и снижает достоверность определения физико-механических свойств полимерной композиции. Помимо это, к недостаткам способа можно отнести, сложность применяемого оборудования, необходимость использования специальных сенсоров для фиксирования величины амплитуды колебания зонда. Так же, к недостаткам способа следует отнести невозможность определения:The disadvantage of this method is, as the basic principle for assessing the degree of curing, the use of the ratio of the exciting force to the magnitude of the vibration amplitude of the probe. In this case, it is necessary to increase, depending on the degree of curing of the polymer composition, and precisely control the exciting force in order to control the magnitude of the probe vibrations, which ultimately increases the error in determining the time and degree of curing of the polymer composition and reduces the reliability of determining the physicomechanical properties of the polymer compositions. In addition, the disadvantages of the method include the complexity of the equipment used, the need to use special sensors to record the amplitude of the probe oscillation. Also, the disadvantages of the method include the impossibility of determining:

- анизотропии свойств в трех плоскостях полимерных композиций, что в полной мере характеризует степень отверждения полимерных композиций;- anisotropy of properties in three planes of polymer compositions, which fully characterizes the degree of curing of polymer compositions;

- температурного режима, влияние повышенного или пониженного давления газов на степень отверждения.- temperature conditions, the effect of high or low gas pressure on the degree of hardening.

Помимо этого, недостатками способа являются:In addition, the disadvantages of the method are:

- невозможность контролировать время и степень отверждения, а также физико-механические свойства в тонких пленках (от 0,01 до 1 мм) полимерных композиций;- impossibility to control the time and degree of curing, as well as physical and mechanical properties in thin films (from 0.01 to 1 mm) of polymer compositions;

- значительная трудоемкость и низкая точность определения времени отверждения полимерной композиции, связанная с расшифровкой графиков «ток питания - амплитуда колебания»;- significant laboriousness and low accuracy of determining the curing time of the polymer composition, associated with the decoding of the graphs "supply current - vibration amplitude";

- для реализации способа необходимо параллельное использование других методов контроля отверждения (особенно на конечных стадиях отверждения, полимерных композиций), что ограничивает его применение и снижает точность определения времени отверждения механических свойств полимерных композиций.- to implement the method, it is necessary to use in parallel other methods of curing control (especially at the final stages of curing, polymer compositions), which limits its application and reduces the accuracy of determining the curing time of the mechanical properties of polymer compositions.

Целью изобретения - является повышение точности, достоверности, однозначности, повторяемости и уменьшения трудоемкости определения степени отверждения полимерных композиций.The purpose of the invention is to improve the accuracy, reliability, unambiguity, repeatability and reduce the complexity of determining the degree of curing of polymer compositions.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению, способ определения степени отверждения полимерной композиции, заключается в том, что, между двумя пластинами, установленными в обойме, с заранее известными механическими свойствами и параметрами шероховатости поверхности, наносят слой полимерной композиции заданной толщины, в полученном составном образце с помощью электромеханической системы возбуждают затухающие механические колебания, при этом с помощью трехосевого акселерометра, соединенного с ПЭВМ, по осям X, Y, Z измеряют амплитуду и частоту затухающих колебаний составного образца в процессе отверждения полимерной композиции, после чего данные с трехосевого акселерометра передаются в ПЭВМ, где производится расчет коэффициента затухания составного образца, причем стабилизация коэффициента затухания свидетельствует об окончании отверждения полимерной композиции.This goal is achieved by the fact that according to the invention, the method for determining the degree of curing of the polymer composition consists in the fact that, between two plates installed in the cage, with previously known mechanical properties and surface roughness parameters, a layer of the polymer composition of a given thickness is applied in the resulting composite the sample using an electromechanical system excites damped mechanical vibrations, while using a three-axis accelerometer connected to a PC, along the X, Y, Z axes, the amplitude and frequency of damped vibrations of the composite sample are measured during the curing of the polymer composition, after which the data from the three-axis accelerometer are transmitted to PC, where the damping coefficient of the composite sample is calculated, and the stabilization of the damping coefficient indicates the end of the curing of the polymer composition.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Между двумя прямоугольными пластинами с размерами: длина - 200±0,01 мм, ширина - 20±0,01 мм, толщина - 2±0,01 мм, наносят слой полимерной композиции толщиной от 0,01 до 1 мм, что образует составной образец. Для оценки времени отверждения полимерной композиции используют пластины из металлических или неметаллических материалов. Причем для оценки времени отверждения полимерной композиции, также используют пластины, состоящих из неметаллического и металлического материалов. При этом механические свойства пластин известны.Between two rectangular plates with dimensions: length - 200 ± 0.01 mm, width - 20 ± 0.01 mm, thickness - 2 ± 0.01 mm, a layer of polymer composition with a thickness of 0.01 to 1 mm is applied, which forms a composite sample. To estimate the curing time of the polymer composition, plates made of metallic or non-metallic materials are used. Moreover, to estimate the curing time of the polymer composition, plates consisting of non-metallic and metallic materials are also used. In this case, the mechanical properties of the plates are known.

В составном образце с помощью электромеханической системы возбуждают механические затухающие колебания, при этом с помощью трехосевого акселерометра по осям X, Y, Z измеряют величины: амплитуду и частоту затухающих механических колебаний. Для измерения величин амплитуды и частоты затухающих механических колебаний используют трехосевой акселерометр, соединенный с персональной ЭВМ, в которой с помощью программного обеспечения осуществляется расчет коэффициента затухания механических колебаний по осям X, Y, Z.In a composite sample, mechanical damped vibrations are excited using an electromechanical system, while using a three-axis accelerometer along the X, Y, Z axes, the following values are measured: the amplitude and frequency of damped mechanical vibrations. To measure the amplitude and frequency of damped mechanical vibrations, a three-axis accelerometer is used, connected to a personal computer, in which, using software, the damping coefficient of mechanical vibrations along the X, Y, Z axes is calculated.

Коэффициент затухания механических колебаний составного образца определяется по зависимостям: по оси XThe damping coefficient of mechanical vibrations of a composite sample is determined by the dependences: along the X axis

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

по оси YY-axis

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

по оси Zalong the Z axis

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
- амплитуда затухающих колебаний составного образца по осям X, Y, Z;Where
Figure 00000007
- amplitude of damped oscillations of a composite sample along the X, Y, Z axes;

Figure 00000008
- амплитуда колебаний составного образца по оси X в момент времени, соответствующий периоду колебаний Тх, 2Тx, 3Тx, 4ТХ …. NTx
Figure 00000008
- the amplitude of oscillations of the composite sample along the X-axis at the time moment corresponding to the oscillation period T x , 2T x , 3T x , 4T X …. NT x

Figure 00000009
- амплитуда колебаний составного образца по оси Y в момент времени, соответствующий периоду колебаний Ту, 2Ту, 3Ту, 4Ту …. NTy
Figure 00000009
- the amplitude of oscillations of the composite sample along the Y axis at the time moment corresponding to the period of oscillations T y , 2T y , 3T y , 4T y …. NT y

Figure 00000010
- амплитуда колебаний составного образца по оси Z в момент времени, соответствующий периоду колебаний Tz, 2Tz, 3Tz, 4Tz …. NTz;
Figure 00000010
- amplitude of oscillations of the composite sample along the Z axis at the time moment corresponding to the oscillation period T z , 2T z , 3T z , 4T z …. NT z ;

по оси XX-axis

Figure 00000011
Figure 00000011

по оси YY-axis

Figure 00000012
Figure 00000012

по оси Zalong the Z axis

Figure 00000013
Figure 00000013

Tx, Ty, Tz - период затухающих механических колебаний, соответственно по осям X,Y,Z;T x , T y , T z - period of damped mechanical vibrations, respectively, along the X, Y, Z axes;

2, 3, 4 … N - номер периода механических затухающих колебаний;2, 3, 4 ... N - number of the period of mechanical damped oscillations;

по оси XX-axis

Figure 00000014
Figure 00000014

по оси YY-axis

Figure 00000015
Figure 00000015

по оси Zalong the Z axis

Figure 00000016
Figure 00000016

период затухающих механических колебаний определяют, как:the period of damped mechanical vibrations is determined as:

по оси XX-axis

Figure 00000017
Figure 00000017

по оси YY-axis

Figure 00000018
Figure 00000018

по оси Zalong the Z axis

Figure 00000019
Figure 00000019

После вычисления коэффициента затухания механических колебаний

Figure 00000020
составного образца строят графическую зависимость «коэффициент затухания механических колебаний - время отверждения полимерной композиции», причем, за окончание времени полимеризации, на графике принимают момент стабилизации коэффициента затухания по осям X,Y,Z, что является отличительным признаком от прототипа. Определение времени отверждения полимерной композиции производят, кратным ряду 1, 3, 5, 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000, и так далее, так как они дают примерно равноудаленные друг от друга точки на логарифмической шкале времени отверждения полимерной композиции.After calculating the damping coefficient of mechanical vibrations
Figure 00000020
of the composite sample plot the graphical dependence "damping coefficient of mechanical vibrations - curing time of the polymer composition", and, after the end of the polymerization time, the graph takes the moment of stabilization of the damping coefficient along the X, Y, Z axes, which is a distinctive feature of the prototype. Determination of the curing time of the polymer composition is performed in multiples of the series 1, 3, 5, 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000, and so on, since they give approximately equidistant points from each other on the logarithmic scale of the curing time of the polymer composition ...

Техническая суть изобретения поясняется иллюстрацией (фиг.), на которой приведена конструкция устройства для осуществления способа определения степени отверждения полимерной композиции.The technical essence of the invention is illustrated by an illustration (Fig.), Which shows the design of a device for implementing a method for determining the degree of curing of a polymer composition.

На чертеже приняты следующие обозначения:The drawing adopted the following designations:

1 - опора; 2 - стойка; 3 - климатическая камера; 4 - направляющие; 5 - верхняя пластина; 6 - полимерная композиция; 7 - обойма; 8 - трехосевой акселерометр; 9 - электромагнитная катушка; 10 - постоянный магнит; 11 - кронштейн; 12 - нагревательный элемент; 13 - направляющая; 14 - датчик температуры; 15 - шаговый электродвигатель; 16 - кронштейн; 17 - ходовой винт; 18 - крышка; 19 - винт; 20 - нижняя пластина; 21 - персональная ЭВМ.1 - support; 2 - rack; 3 - climatic chamber; 4 - guides; 5 - top plate; 6 - polymer composition; 7 - clip; 8 - three-axis accelerometer; 9 - electromagnetic coil; 10 - permanent magnet; 11 - bracket; 12 - heating element; 13 - guide; 14 - temperature sensor; 15 - stepper motor; 16 - bracket; 17 - lead screw; 18 - cover; 19 - screw; 20 - bottom plate; 21 - personal computer.

Конструкция предлагаемого устройства для осуществления способа состоит из опоры 1, на которой расположена стойка 2 с направляющими 4. Стойка 2 и направляющие 4 предназначены для прямолинейного перемещения обоймы 7, в которой находятся верхняя пластина 5 и нижняя пластина 20, между которыми располагается полимерная композиция 6, заданной толщины. Верхняя пластина 5, нижняя пластина 20 и полимерная композиция 6 образуют составной образец, по которому определяют коэффициент затухающих механических колебаний. К нижней пластине 6 прикреплен постоянный магнит 10, который с электромагнитной катушкой 9 образует электромеханическую систему, необходимую для возбуждения в составном образце затухающих механических колебаний. При этом управление электромеханической системой возбуждения затухающих механических колебаний осуществляется с помощью ПЭВМ 21. Фиксирование составного образца в обойме 7 производится путем установки пластин 5 и 20 выступами в пазы обоймы 7. После установки составного образца в обойму 7, он закрепляется крышкой 18 с помощью винтового соединения 19. Рабочая часть устройства располагается в климатической камере 3, позволяющей проводить отверждение полимерных композиций при высоких, низких давлениях и температурах, а также в присутствии контролируемой атмосферы (например, повышенной влажности, в присутствии инертных газов и т.д.). Кронштейн 16, установленный на стойке 2, предназначен для размещения устройств контроля температурного режима отверждения полимерной композиции составного образца. Для контроля температурного режима отверждения полимерной композиции составного образца, в пазе направляющей 13 установлен бесконтактный датчик температуры 14. Система контроля и регулирования температурного режима отверждения полимерной композиции работает следующим образом. Сигнал о необходимом уровне температуры рабочей среды от ПЭВМ 21 передается на с нагревательный элемент 12. Регистрация температуры осуществляется датчиком температуры 14, также связанный с ПЭВМ 21, который отдает сигнал на включение/ отключение нагревательного элемента 12, установленного в кронштейнах 11. Таким образом поддерживается заданный температурный режим рабочей среды. Контроль температурного режима отверждения полимерной композиции и составного образца осуществляется перемещением датчика температуры 14 относительно поверхности составного образца, для чего используется ходовой винт 17 и шаговый электродвигатель 15. Контроль положения и скорость перемещения датчика температуры 14 осуществляется с помощью обратной связи ПЭВМ 21 и шагового электродвигателя 15. Амплитуду и частоту затухающих механических колебаний определяют с помощью трехосевого акселерометра 8, данные с которого поступают в ПЭВМ 21, где с помощью программного обеспечения производится расчет коэффициента затухания механических колебаний и время отверждения полимерной композиции.The design of the proposed device for the implementation of the method consists of a support 1, on which there is a post 2 with guides 4. The post 2 and guides 4 are intended for the rectilinear movement of the holder 7, in which the upper plate 5 and the lower plate 20 are located, between which the polymer composition 6 is located, a given thickness. The upper plate 5, the lower plate 20 and the polymer composition 6 form a composite sample, which is used to determine the coefficient of damped mechanical vibrations. A permanent magnet 10 is attached to the bottom plate 6, which forms an electromechanical system with an electromagnetic coil 9, which is necessary for exciting damped mechanical vibrations in a composite sample. In this case, the control of the electromechanical system for the excitation of damped mechanical vibrations is carried out using a PC 21. The fixation of the composite sample in the holder 7 is carried out by installing the plates 5 and 20 with protrusions in the grooves of the holder 7. After installing the composite sample in the holder 7, it is fixed by the cover 18 using a screw connection 19. The working part of the device is located in a climatic chamber 3, which allows curing of polymer compositions at high and low pressures and temperatures, as well as in the presence of a controlled atmosphere (for example, high humidity, in the presence of inert gases, etc.). Bracket 16, mounted on rack 2, is designed to accommodate devices for controlling the temperature regime of curing the polymer composition of the composite sample. To control the temperature regime of the curing of the polymer composition of the composite sample, a non-contact temperature sensor 14 is installed in the groove of the guide 13. The system for monitoring and regulating the temperature regime of the polymer composition curing operates as follows. The signal about the required temperature level of the working medium from the PC 21 is transmitted to the heating element 12. The temperature is recorded by the temperature sensor 14, also connected to the PC 21, which gives a signal to turn on / off the heating element 12 installed in the brackets 11. Thus, the specified temperature regime of the working environment. The control of the temperature regime of the curing of the polymer composition and the composite sample is carried out by moving the temperature sensor 14 relative to the surface of the composite sample, for which the lead screw 17 and the stepping motor 15 are used. The position and speed of movement of the temperature sensor 14 is controlled using the feedback of the PC 21 and the stepping motor 15. The amplitude and frequency of the damped mechanical vibrations are determined using a three-axis accelerometer 8, the data from which are fed to the PC 21, where the software calculates the damping coefficient of mechanical vibrations and the curing time of the polymer composition.

В результате патентного поиска не выявлено изобретательских решений, идентичных заявляемому, что соответствует критерию «новизна».As a result of the patent search, no inventive solutions were found that were identical to the claimed one, which meets the criterion of "novelty".

Новая совокупность признаков способа и устройства для его реализации, а именно, использование:A new set of features of the method and device for its implementation, namely, the use of:

- трехосевого акселерометра для регистрации амплитуды и частоты затухающих механических колебаний составного образца, с целью определения коэффициента затухающих колебаний по осям X,Y,Z для оценки времени отверждения полимерной композиции;- a three-axis accelerometer for recording the amplitude and frequency of damped mechanical vibrations of a composite sample, in order to determine the coefficient of damped vibrations along the X, Y, Z axes to estimate the curing time of the polymer composition;

- автоматизированной системы контроля процесса отверждения, включающей персональную ЭВМ, трехосевой акселерометр, электромеханическую систему возбуждения затухающих механических колебаний, систему контроля температурного режима отверждения полимерной композиции;- an automated control system for the curing process, including a personal computer, a three-axis accelerometer, an electromechanical system for exciting damped mechanical vibrations, a system for controlling the temperature regime of polymer composition curing;

что подтверждает причинно-следственную связь новой совокупности признаков и достигнутого результата, которые не были известны из уровня техники до создания настоящего изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретательского решения по критерию «изобретательский уровень».which confirms the causal relationship of the new set of features and the achieved result, which were not known from the prior art prior to the creation of the present invention, which allows us to conclude that the inventive solution meets the criterion of "inventive step".

Claims (2)

1. Способ определения степени отверждения полимерной композиции заключается в том, что между двумя пластинами, установленными в обойме, с заранее известными механическими свойствами и параметрами шероховатости поверхности наносят слой полимерной композиции заданной толщины, в полученном составном образце с помощью электромеханической системы возбуждают затухающие механические колебания, при этом с помощью трехосевого акселерометра, соединенного с ПЭВМ, по осям X, Y, Z измеряют амплитуду и частоту затухающих колебаний составного образца в процессе отверждения полимерной композиции, после чего данные с трехосевого акселерометра передаются в ПЭВМ, где производится расчет коэффициента затухания составного образца, при этом стабилизация коэффициента затухания свидетельствует об окончании отверждения полимерной композиции, после вычисления коэффициента затухания механических колебаний
Figure 00000021
составного образца строят графическую зависимость «коэффициент затухания механических колебаний - время отверждения полимерной композиции».1. A method for determining the degree of curing of a polymer composition consists in the fact that between two plates installed in a cage, with previously known mechanical properties and surface roughness parameters, a layer of a polymer composition of a given thickness is applied, in the obtained composite sample, damped mechanical vibrations are excited by means of an electromechanical system, at the same time, using a three-axis accelerometer connected to a PC, along the X, Y, Z axes, the amplitude and frequency of damped oscillations of the composite sample are measured during the curing of the polymer composition, after which the data from the three-axis accelerometer are transferred to the PC, where the attenuation coefficient of the composite sample is calculated, in this case, stabilization of the damping coefficient indicates the end of the curing of the polymer composition, after calculating the damping coefficient of mechanical vibrations
Figure 00000021
of a composite sample, a graphical relationship "damping coefficient of mechanical vibrations - curing time of the polymer composition" is plotted. 2. Устройство для реализации способа определения степени отверждения полимерной композиции по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя опору, на которой расположена стойка с направляющими, при этом на стойке установлена обойма, в которой находятся верхняя пластина и нижняя пластина, между которыми располагается полимерная композиция заданной толщины, причем верхняя пластина, нижняя пластина и полимерная композиция образуют составной образец, по которому определяют коэффициент затухающих механических колебаний, при этом к нижней пластине прикреплен постоянный магнит, который с электромагнитной катушкой образует электромеханическую систему, необходимую для возбуждения в составном образце затухающих механических колебаний, при этом управление электромеханической системой возбуждения затухающих механических колебаний осуществляется с помощью ПЭВМ, причем фиксирование составного образца в обойме производится путем установки верхней и нижней пластин выступами в пазы обоймы, причем после установки составного образца в обойму он закрепляется крышкой с помощью винтового соединения, при этом рабочая часть устройства располагается в климатической камере, позволяющей проводить отверждение полимерных композиций при высоких, низких давлениях и температурах, а также в присутствии контролируемой атмосферы, при этом для контроля температурного режима отверждения полимерной композиции составного образца в пазе направляющей установлен бесконтактный датчик температуры, контроль температурного режима отверждения полимерной композиции и составного образца осуществляется перемещением датчика температуры относительно поверхности составного образца, для чего используется ходовой винт и шаговый электродвигатель, амплитуду и частоту затухающих механических колебаний определяют с помощью трехосевого акселерометра, данные с которого поступают в ПЭВМ.2. A device for implementing a method for determining the degree of curing of a polymer composition according to claim 1, characterized in that it additionally includes a support on which a rack with guides is located, while a holder is installed on the rack, in which the upper plate and the lower plate are located, between with which the polymer composition of a given thickness is located, and the upper plate, the lower plate and the polymer composition form a composite sample, according to which the coefficient of damped mechanical vibrations is determined, while a permanent magnet is attached to the lower plate, which forms an electromechanical system with an electromagnetic coil necessary for excitation in a composite a sample of damped mechanical vibrations, while the electromechanical system of excitation of damped mechanical vibrations is controlled by a PC, and the composite sample is fixed in the holder by installing the upper and lower plates with protrusions in the grooves of the holder, moreover, after installing the composite sample into the holder, it is fixed with a lid using a screw connection, while the working part of the device is located in a climatic chamber, which allows curing of polymer compositions at high and low pressures and temperatures, as well as in the presence of a controlled atmosphere, while controlling the temperature of the curing mode of the polymer composition of the composite sample, a non-contact temperature sensor is installed in the groove of the guide, the temperature mode of curing of the polymer composition and the composite sample is controlled by moving the temperature sensor relative to the surface of the composite sample, for which a lead screw and a stepping motor are used, the amplitude and frequency of damped mechanical vibrations are determined using a three-axis accelerometer, the data from which are fed into the PC.
RU2020125789A 2020-07-28 2020-07-28 Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation RU2738806C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125789A RU2738806C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125789A RU2738806C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738806C1 true RU2738806C1 (en) 2020-12-17

Family

ID=73835155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125789A RU2738806C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738806C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU894477A1 (en) * 1980-05-13 1981-12-30 Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения Method of checking polymeric composition solidification degree
SU1151902A1 (en) * 1983-10-31 1985-04-23 Предприятие П/Я В-8415 Method of determination of curing polymeric composition viability
SU1267221A1 (en) * 1984-03-16 1986-10-30 Предприятие П/Я Р-6594 Method of checking solidification degree of thermosetting polymeric materials
SU1374100A1 (en) * 1986-08-11 1988-02-15 Предприятие П/Я Р-6594 Method of checking rate of solidification of thermoreactive polymeric materials
JP2016166754A (en) * 2015-03-09 2016-09-15 旭有機材株式会社 Method and device for measuring curing behavior of curable liquid resin

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU894477A1 (en) * 1980-05-13 1981-12-30 Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения Method of checking polymeric composition solidification degree
SU1151902A1 (en) * 1983-10-31 1985-04-23 Предприятие П/Я В-8415 Method of determination of curing polymeric composition viability
SU1267221A1 (en) * 1984-03-16 1986-10-30 Предприятие П/Я Р-6594 Method of checking solidification degree of thermosetting polymeric materials
SU1374100A1 (en) * 1986-08-11 1988-02-15 Предприятие П/Я Р-6594 Method of checking rate of solidification of thermoreactive polymeric materials
JP2016166754A (en) * 2015-03-09 2016-09-15 旭有機材株式会社 Method and device for measuring curing behavior of curable liquid resin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Measurements of viscoelastic functions of polymers in the frequency-domain using nanoindentation
Wang et al. Effects of high‐pressure CO2 on the glass transition temperature and mechanical properties of polystyrene
Neild et al. Development of a vibrating wire strain gauge for measuring small strains in concrete beams
CN111458243B (en) Experimental method for measuring mechanical properties of metal by using indentation instrument
Zhu et al. The use of miniature soil stress measuring cells in laboratory applications involving stress reversals
US11959934B2 (en) High precision weighing system and weighing method, thermogravimetric analyser and storage medium
JP2002538452A (en) In-situ non-destructive acoustic identification system for viscoelastic materials
Read Piezo-actuated microtensile test apparatus
EP0062349A2 (en) Shrinkage gauge and method
Herbert et al. On the measurement of energy dissipation using nanoindentation and the continuous stiffness measurement technique
Kielb et al. Experimental study of aerodynamic and structural damping in a full-scale rotating turbine
RU2738806C1 (en) Method of determining degree of hardening of polymer composition and device for its implementation
US8893544B2 (en) Viscosity measuring device and viscosity measuring method
JP2005535890A (en) Rheometer
CN116380381A (en) Multi-blade vibration fatigue strength test method
Metasch et al. Experimental investigation of the visco-plastic mechanical properties of a Sn-based solder alloy for material modelling in Finite Element calculations of automotive electronics
CN108896654B (en) Energy dissipation factor measuring method based on piezoelectric acoustic wave resonant sensor
Osipova et al. Using AFM measurements for failure indication during high-cycle fatigue testing of thin metal films on MEMS cantilevers
Schweighardt et al. Investigation of frequency dependent mechanical properties of porous materials using dynamic mechanical analyzer and frequency-temperature superposition theory
Banda et al. Errors induced in quartz crystal mass uptake measurements by nongravimetric effects: Considerations beyond the EerNisse caution
US2960862A (en) Elastometer
RU2245543C2 (en) Product flow control method
Lee et al. Experimental cross verification of damping in three metals: The internal damping of aluminum, steel and brass in longitudinal vibration was measured using five techniques and theories to verify the easier technique
RU2176396C1 (en) Process of remote periodic test of conversion factor of piezoelectric accelerometer
RU2786093C1 (en) Method for investigation of samples of high-strength steels for stresh corrosion cracking