POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Wydział Chemiczny

W-3

PROWADZĄCY: dr inż. Grażyna Kędziora

Kierunek: Technologia chemiczna

Rok studiów: III

Data wykonania doświadczenia: 13.04.2012r.

LABORATORIUM TECHNOLOGII POLIMERÓW

- Sprawozdanie-

ĆWICZENIE 1

„Badanie właściwości tworzyw sztucznych”

I CEL:

Przeprowadzenie serii badań wytrzymałościowych tworzywa polipropylenowego i polistyrenowego.

II WYNIKI DOŚWIADCZENIA:

POMIAR UDARNOŚCI:

Udarność jest to odporność tworzywa na złamanie udarowe. Określa się ją stosunkiem pracy, potrzebnej do dynamicznego złamania próbki, do przekroju poprzecznego próbki w miejscu złamania. Siła powinna być przyłożona z określoną prędkością. Samo określenie pracy potrzebnej do złamania lub pęknięcia próbki nie jest wystarczające. W zależności od własności badanego tworzywa pęknięcie może być kruche lub plastyczne. W przypadku drugim, na wykresie zależności przyłożonej siły od odkształcenia próbki, można zauważyć obszar odkształcenia plastycznego.

Metoda Charpy polega na udarowym zginaniu prostopadłościennej próbki z karbem lub bez karbu, podpartej na dwóch podporach i określeniu pracy potrzebnej do jej złamania. Badanie przeprowadza się stosując młot Charciego

Badaniu udarności została poddana próbka PS, o wymiarach:

a =

b było wartością mierzoną

Próbka została przedstawiona na schematycznym rysunku (rys. 1); wyniki pomiarów podane są w tabeli (tabela 1) :

Warunki procesu (T – temperatura powietrza, W – wilgotność):

- T =

- W = 82,5%

- Wynik próby ślepej: E=0.024J

Tabela1, Wyniki pomiarów udarności PS niskoudarowego wraz z obliczeniami.

Nr próbki	1	2	3	4	5
b [m]	0,0037	0,0037	0,0035	0,0035	0,0033
a [m]	0,0102
E [kJ]	0,096	0,128	0,104	0,122	0,114
Ak [kJ/m2]	2543,72	3391,63	2913,17	3417,37	3386,81
Akśr [kJ/m2]	3130,54

Wzór do obliczenia udarności:

$$a_{k} = \frac{A_{k}}{\text{bt}_{k}}\text{\ \ \ \ }\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{2}} \right\rbrack$$

Pomiar udarności dlapróbki PP metodą Charpy’ego. Wyniki wraz z obliczeniami zawarte są w tabeli 2

Tabela 2, Wyniki wraz z obliczeniami udarności dla próbki PP

Nr probki	1	2	3	4	5
a [m]	0,006	0,0061	0,0061	0,0061	0,0061
b[m]	0,0032
E [kJ]	0,204	0,268	0,164	0,234	0,262
Ak [kJ/m2]	10625,00	13729,51	8401,64	11987,70	13422,13
Ak [kJ/m2]śr	11633,19672

ODPORNOŚĆ NA ZGNANIE

Schemat obrazujący pobierania pomiarów z próbki (rys. 3) Wyniki umieszczone są w tabeli 3.

Parametry aparatury:

- szybkość: 10 mm/min

- siła: 10 N

- rozstaw:

Warunki procesu:

- T = 23,8°C

- W = 68 %

Tabela 3, Wyniki wraz z obliczeniami badań odporności na zginanie dla PS

Nr próbki	1	2	3	4	5	6	7
a [m]	0,0103	0,0103	0,01	0,0101	0,0107	0,0103	0,0103
b [m]	0,0035	0,0046	0,0034	0,00355	0,0035	0,0045	0,0045
E [kgcm]	1,65	2,25	2,4	2,25	1,95	1,6	2,05
E [J]	0,16181	0,22065	0,23536	0,22065	0,19123	0,156907	0,201037
An [kJ/m²]	4488,49	4657,03	6922,35	6153,95	5106,26	3385,26	4337,36
An_śr [kJ/m²]	5007,25

BADANIE TWARDOŚCI

POMIAR TWARDOŚCI METODĄ WCISKANIA KULKI

Oznaczanie twardości polega na wciskaniu kulki w badaną próbkę pod działaniem określonego obciążenia. Głębokość odcisku mierzy się pod obciążeniem. Powierzchnię odcisku oblicza się z jego głębokości.

Przyrząd do pomiaru twardości metodą wciskania kulki składa się z:
- ramy z regulowanym stolikiem pomiarowym podtrzymującym próbkę,
- wgłębnika (tu: kulka) z dopasowaną końcówką,
- urządzenia umożliwiającego zastosowanie obciążenia w sposób płynny.

Przyrząd wyposażony jest w urządzenie do pomiaru głębokości odcisku z dokładnością w zakresie do . Wgłębnik wykonany jest z hartowanej stali o polerowanej powierzchni o średnicy 5 ±.

Pomiary twardości tą metodą wykonuje się na aparacie Brinella dla próbek o minimalnej grubości 4 milimetrów. Twardość oznacza się ze wzoru :

$$H = \ \frac{F}{\text{πDh}}\text{\ \ \ \ \ \ \ }\left\lbrack \frac{N}{\text{mm}^{2}} \right\rbrack = \left\lbrack \text{MPa} \right\rbrack$$

gdzie: F – obciążenie D – średnica kulki [mm] h – głębokość odcisku [mm]

Głębokość odcisku mierzy się po 30 sekundach od przyłożenia obciążenia dla tworzyw polimerowych ze względu na ich pełzanie.

Obciążenie F – 358 N

Pomiarom poddano próbkę PP, wyniki zamieszczone są w tabeli 4

Tabela 4, Wyniki pomiarów twardości metodą wciskania kulki

Nr próbki	1	2	3	4	5	6
E [N/mm2]	141,8	141,8	123,5	123,5	149,8	109,4
E_śr [N/mm2]	131,6

OZNACZENIE TWARDOŚCI TWORZYWA ELASTYCZNEGO (GUMY) METODĄ SHORE’A

Twardość gumy definiowana jest jako łatwość, z jaką igła o specjalnym kształcie zagłębia się w próbkę gumy. Istnieje kilka skal twardości, które używane są zależnie od rodzaju badanej gumy. W większości przypadków stosowana jest skala twardości według Shore'a. Skala A według Shore'a używana jest do gum miękkich, natomiast skala D przeznaczona jest do gum i tworzyw twardych i bardzo twardych. "0" w skali A wg Shore'a oznacza materiał miękki jak woda, a "100" - twardy jak beton.

Tabela 5, Wyniki pomiarów twardości przy pomocy aparatu Shore’a

Próba	1	2	3	4	5
°SH	58,5	56,5	58,5	58,5	57
°SH_śr	57,8

BADANIE ODPORNOŚCI NA ROZCIĄGANIE

Rozciąganie wiosełka z prędkością 10 mm / minutę.

Warunki podczas pomiaru: 67% wilgotność powietrza, 24°C

Tabela wyników dla próbki PP ustawionej w pionie– tabela 6

Tabela wynikow dla próbki PP ustawionej w poziomie – tabela 7

Tabela 6

Próbka	1	2	3	4	5
a [m]	0,00425	0,00425	0,00425	0,00425	0,00425
b [m]	0,0102	0,0102	0,0102	0,0102	0,0102
Wydłużenie L_X [m]	0,0015	0,0025	0,0021	0,002	0,0021
F [N]	520	530	530	520	520
L₀	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
a·10^-4[m²]	0,4335	0,4335	0,4335	0,4335	0,04335
Ϭ [Mpa]	11,99	12,23	12,23	11,99	11,99
Ϭ_śr [Mpa]	12,09

Tabela 7

Próbka	1	2	3	4	5
a [m]	0,00425	0,00425	0,00425	0,00425	0,00425
b [m]	0,0102	0,0102	0,0102	0,0102	0,0102
Wydłużenie L_X [m]	0,0015	0,0025	0,0021	0,002	0,0021
F [N]	230	235	230	235	220
L₀	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
A [m²]	0,00004335	0,00004335	0,00004335	0,00004335	0,00004335
Ϭ [Mpa]	5,31	5,42	5,31	5,42	5,07
Ϭ_śr [Mpa]	5,31

BADANIE PŁYIĘCIA

Płynięcie PP badane było poprzez zastosowanie cylindra z obciążeniem (rys. 4)

Parametry procesu:

- materiał : PP-J400

- masa PP : 2-6g

- T = 190°

- masa obciążenia =

- d=

- l =

- czas odcinania: 20s

- długość odcinków: 15-

Tabela 8, Wyniki otrzymane w doświadczenia mającego na celu zbadanie płynięcia PP

Nr próbki	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Masa [g]	0,168	0,168	0,174	0,175	0,176	0,174	0,179	0,181	0,182
Masa średnia [g]	0,175
MFR	6,182

Wskaźnik szybkości płynięcia to liczba wyrażająca ilość tworzywa termoplastycznego przepływającego przez dyszę kołową o ustalonych wymiarach w ciągu określonego czasu pod danym ciśnieniem oraz w danej temperaturze. Masowy wskaźnik szybkości płynięcia (MFR) wyraża masę tworzywa przepływającego przez dyszę kołową w znormalizowanych warunkach; jednostka umowna – gram/10 minut.

$$\text{MFR\ }\left( \theta,\ m_{\text{nom}} \right) = \ \frac{t_{\text{rel}}*m}{t}$$

gdzie: t_rel – czas odniesienia 10 min (600s)

t – czas odcinania wypływającego tworzywa

m – średnia masa wytłoczonych odcinków

Θ – temperatura oznaczania

m_nom - obciążenie nominalne

Parametry oznaczenia:

t – 17 sekund

Czas uplastycznienia – 3 minuty

Θ – 190°C

m_nom – 5 kg

III WNIOSKI

Badane tworzywo PP charakteryzuje:
- wysoka udarność
- duża elastyczność

.

Badane tworzywo PS nie wykazywało tak wysokich parametrów przy próbach zginania czy udarności jak tworzywo polipropylenowe.
PS jest bardziej odporny na naprężenia (w porównaniu do badanej próbki PP)

Wyszukiwarka