BADANIA OSCYLACYJNE MATERIAA
ÓW POLIMEROWYCH
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia są badania oscylacyjne materiałów polimerowych o różnym składzie
chemicznym, a także analiza wyników tych badań.
Wprowadzenie
Pomiary reologiczne wykorzystywane są w wielu gałęziach przemysłu, poczynając od
przemysłu spożywczego, a kończąc na przemyśle metalurgicznym. Najczęściej spotyka się
wyniki badań lepkości w zależności od temperatury czy składu chemicznego oraz pomiary
zależność naprężeń ścinających od szybkości ścinania (krzywa płynięcia). Jednak rzadko
można znalez
ć wyniki badań oscylacyjnych, które informują nas o lepkosprężystym
charakterze badanych układów.
Mechanizm pomiaru oscylacyjnego polega na pomiarze odkształceń spowodowanych
sinusoidalnie zmiennymi naprężeniami (rys.1). KÄ…t wychylenia pÅ‚ytki wynosi okoÅ‚o 1°.
Rys.1. Zasada pomiaru oscylacyjnego w układzie płytka- płytka.
W wyniku oscylacji o małej amplitudzie można wyznaczyć składowe modułu
zespolonego G*, tj. moduł zachowawczy G (inaczej moduł sprężystości) odpowiadający
odkształceniom podłużnym oraz moduł stratności G (inaczej moduł lepkości) odpowiadający
odkształceniom poprzecznym. Moduł G obrazuje ile energii zostało zachowane przez układ
w wyniku odkształcenia sprężystego, natomiast moduł G wskazuje ile energii podczas
odkształcenia zostało rozproszonej w formie ciepła.
1
Zależność pomiędzy modułami G i G wyrażona jest za pomocą następującego wzoru
(1.1):
(1.1)
na podstawie którego można wyliczyć wartość tzw. kÄ…ta fazowego ´. Rozmiar tego kÄ…ta
informuje o iloÅ›ci zawartej w próbce skÅ‚adowej sprężystej i lepkiej. I tak kÄ…t o wartoÅ›ci 0°
odpowiada substancjom caÅ‚kowicie elastycznym, natomiast przesuniÄ™cie fazowe równe 90°
charakteryzuje substancje całkowicie lepkie.
Wykonanie doświadczenia
1. Uruchomić i skalibrować reometr Anton Paar Physica MCR-301.
2. Z zakładki Oscillation wybrać program oscylacje standardowe.
3. W temperaturze pokojowej wykonać pomiary oscylacyjne dla próbek przygotowanych
przez prowadzącego zajęcia, pamiętając o właściwym doborze szczeliny pomiarowej.
Opracowanie wyników
1. Wyniki pomiarów oscylacyjnych należy przedstawić w formie wykresów (zależność
moduÅ‚u G i G od szybkoÅ›ci kÄ…towej É) i na tej podstawie wyznaczyć dokÅ‚adnÄ…
wartość obu modułów.
2. na podstawie wzoru (1.1) obliczyć wartość kÄ…ta fazowego ´.
3. Podsumowanie- opis lepkosprężystego charakteru badanych hydrożeli na podstawie
obliczeń z punktu 1 i 2.
Literatura
1. Tal- Figiel B., Figiel W., Kwiecień M., Pomiary oscylacyjne leczniczych układów
żelowych, Inż. Ap. Chem. 2013, 52, 6, 579-580.
2. Cicha- Szot R., Falkowicz S., Wpływ modyfikatora na właściwości wiskoelastyczne żeli
krzemianowych, Nafta- Gaz, 12/2010, 1102- 1108.
2