SU1682907A1 - Способ контрол физико-механических характеристик полимеров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающим методам контрол  и может быть использовано дл  контрол  структурных изменений в полимерных материалах при их производстве и переработке, например, на роторно-конвейерных лини х. Цель изобретени  - повышение информативности за счет обеспечени  возможности качественного и количественного контрол  в зкоупругих характеристик полимера. Дл  этого полимерный материал прозвучивают непрерывно перестраиваемыми по частоте акустическими колебани ми, наход т частоты спектра колебаний, на которых сигнал принимает экстремальное значение, и по ним суд т о свойствах контролируемого материала . Новым в способе  вл етс  то, что образец полимерного материала помещают между обкладками конденсатора, снимают импедансную частотную характеристику конденсатора с образцом на частотах акустических колебаний, оценку свойств полимеров производ т по экстремумам импедансной характеристики, а значение каждого параметра наход т как функцию от добротности конденсатора с образцом на соответствующей частоте экстремума. 3 ил. с t ё

Description

Изобретение относитс  к неразрушающим методам контрол  и может быть использовано дл  контрол  структурных изменений в полимерных материалах при их производстве и переработке, например. на роторно-конвейерных лини х.

Целью изобретени   вл етс  повышение информативности за счет обеспечени  возможности качественного и количественного контрол  в зкоупругих характеристик полимера.

На фиг. 1 дана структурна  схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 (а, б, в) - импедансна 

спектральна  характеристика полиэтилена высокого давлени  (ПЭВД); на фиг. 3 (а, б, в) - семейство характеристик добротности конденсатора с ПЭВД на частотах экстремумов , показанных на фиг. 2, от молекул рной плотности ПЭВД.

Устройство дл  осуществлени  предла- гаемого способа контрол  физико-механических характеристик полимеров содержит последовательно соединенные генератор 1 качающейс  частоты, широкополосный усилитель 2, излучающий преобразователь 3 ультразвуковых колебаний, установленный на поверхности образца 4 полимера. На

О 00

го ю о

V4

других поверхност х образца 4 установлены обкладки конденсатора 5, соединенные с измерителем б угла диэлектрических потерь и Q-метром 7, выходы которых подключены к входам вычислительного устройства 8, к третьему входу которого подключен выход частотомера 9, вход которого соединен с выходом усилител  2, а выход вычислительного устройства 8 соединен с входом печатного устройства 10.

Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает непрерывную последовательность перестраиваемых по частоте синусоидальных колебаний, которые усиливаютс  усилителем 2 до необходимой амплитуды и подаютс  на излучающий преобразователь 3. Преобразователь 3 трансформирует электрические колебани , поступающие от усилител  2, в акустические и излучает их в образец 4 полимера . Прохождение акустических колебаний различной частоты через материал образца 4 вызывает механическую прецессию различных групп и цепей макромолекул полимера, что вызывает изменение их св зей на атомарно-молекул рном уровне, приводит к поглощению механической энергии колебаний и сопровождаетс  соответствующими электрическими и магнитными  влени ми. Длина волны электромагнитных колебаний, возникающих при этом, эквивалентна  длине волны механических колебаний молекул рных групп и цепей, предопредел ет частотный диапазон, наход щийс  в мегагигагерцевой области. Этим объ сн етс  возможность регистрации структурных изменений молекул спектральным анализом в оптическом диапазоне (включа  инфракрасный и ультрафиолетовый ). Вследствие вторичности (и даже третичности) электромагнитных  влений полученна  с их помощью информаци  не  вл етс  адекватной истинным изменени м в структуре материала. Регистраци  изменений колебаний акустической природы представл етс  в этом случае более достоверной . Однако пр ма  регистраци  изменений акустических колебаний (амплитуды, скорости прохождени ) не обеспечивает необходимой точности вследствие несовершенства приемников акустических колебаний, низкой их помехоустойчивости и избирательности (т.е. приемник апериоди- чен).

В данном случае рациональнее использовать хорошо разработанные мостовые устройства и резонансные методы, Дл  этого исследуемый материал помещают как диэлектрик между обкладками конденсатора 5.

Происход щие под действием акустических колебаний механические перемещени  частей молекул, поглощение акустической энергии, обусловленное этим, вызывает изменение электрического импеданса конденсатора 5, что фиксируетс  измерителем 6 угла диэлектрических потерь. На частотах импедансной частотной характеристики, где наблюдаетс  аномальное изменение

0 импеданса, фиксируютс  добротности конденсатора 5 с помощью Q-метра 7 и частотомера 9. Одновременно величины сигналов с Q-метра 7 и частотомера 9 подаютс  на вычислительное устройство 8 и

5 обрабатываютс  по программе дл  получени  результата по требуемому параметру, который затем выдаетс  на печатное устройство 10.

При контроле в зкоупругих характеристик , например, полиэтилена импедансна 

0 спектральна  характеристика полиэтилена высокого давлени , показанна  на фиг. 2, отражает различные в зкоупругие характеристики внутренней структуры образца материала . Экстремум а характеризует

5 агрегатное состо ние материала. Экстремум б показывает аномальное поглощение механической энергии, вызванное прецессией боковых групп молекул, вли ющих на кристалличность, прочность, тепло0 стойкость материала. Экстремум в позвол ет судить о подвижности боковых или основных цепей макромолекул,  вл етс  показателем аморфности материала, обусловленной величиной водородных св 5 зей. Качественный анализ спектральных характеристик производитс  по известной методике. В частности, ширина экстремума по частотной ординате отражает активность соответствующих групп молекул, их химиче0 скую однородность.

На фиг. 3 приведено семейство характеристик добротности образца на частотах экстремумов от молекул рной плотности материала. Кажда  характеристика имеет

5 обозначение, соответствующее обозначению экстремума на фиг. 2.

Использование Q-метрии, т.е. определение добротности конденсатора с образцом на частоте экстремума, позвол ет

0 количественно оценить значение каждого фактора.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  физико-механических характеристик полимеров, заключающийс .

   5 в том, что образец полимера помещают в электрическое поле конденсатора, возбуждают акустические колебани  перпендикул рно направлению силовых линий электрического пол  конденсатора, измер ют электрический импеданс конденсатора на частоте акустических колебаний, с учетом которого определ ют физико-механические характеристики образца полимера, о т- личающийс  тем, что. с целью повышени  информативности за счет обеспечени  возможности качественного и количественного контрол  в экоупругих характеристик полимера, в качестве акустических колебаний используют колебани , непрерывно измен ющиес  по частоте, регистрируют экстремумы зависимости электрического импеданса конденсатора от частоты колебаний и добротности конденсатора на частотах этих экстремумов, по которым осуществл ют качественный и количественный контроль в экоупругих характеристик полимера.

   % Затухани 

   9070

   50.

   30

   10

   1,0

   W

   Ы

   23

   3.2

   1.6

   W гч

   150

   100

   50

   -41h

   1,02,03,0

   Фиг.З

   W