13.4.3. Динамические методы

Вопрос о динамических механических испытаниях красочных пленок детально обсужден в обзоре [33], в котором рассматриваются не только экспериментальные методики, но и приводятся методики обработки результатов и расчеты характеристик свойств покрытий и т. п.

Существует четыре основных метода: а) методы свободно колеблющегося торзионного маятника; б) резонансные методы при вынужденных колебаниях; в) нерезонансные методы при вынужденных колебаниях; г) методы ультразвукового импеданса.

Метод а) обычно низкочастотный, и осуществляется при единственном значении частоты около 1 Гц. Методы б) и в) обычно применяют при частотах от 1 Гц до 10 кГц, причем единственное значение частоты применяется только для резонансных методов. Метод г), как следует из его названия, использует высокочастотный диапазон (от сотен кГц до 10 МГц).

13.4.3.1. Метод свободно колеблющегося торзионного маятника

Устройство напоминает вращающийся часовой маятник; окрашенный образец (обычно в виде узкой полоски) образует подвеску, на которую навешивается груз. Грузу придается легкое горизонтальное вращение, и он колеблется взад-вперед, вращая испытываемый образец вокруг вертикальной оси также в обоих направлениях. Рассеивание энергии в образце и подвеске приводит к уменьшению амплитуды вращений, и, таким образом, масса груза (точнее момент инерции маятника) и эластичность образца (или подвески) определяют частоту колебаний. Измеряя частоту и амплитуду затухания колебаний, можно найти эластичность при воздействии усилия сдвига и уменьшение модуля (G' и G").

Рис. 13.4. Схема перевернутого торзионного маятника:

1 — гиря, 2 — шкив;3 — противовес; 4— образец; 5 — опорная- плита; 6 — зажим

Хрупкость или пластичность многих образцов, например свободных пленок, затрудняет использование одного этого измерения в достаточном широком температурном диапазоне, т. к. растяжение пленки под грузом может влиять на результаты. Существуют два решения этой проблемы: или маятник переворачивается и вес гирь уравновешивается, чтобы минимизировать силу растяжения, приложенную к образцу (показано схематически на рее, 13.4), иди покрытие наносится на металлическую фольгу (или стеклоткань), которая образует подвеску простого маятникового устройства и выдерживает вес гири. Если использована металлическая фольга, то для определения модуля покрытия необходимо предварительно определить его для фольги. Однако для точного определения модулей серьезной проблемой является геометрический фактор, поскольку уравнение для модуля содержит разность кубов толщины покрытия с фольгой и собственно фольги [33]. Поскольку толщину часто бывает трудно определить достаточно точно и она может изменяться с температурой (в результате отверждения, потери растворителя и т. п.), это может привести к серьезным ошибкам. Менее очевидный недостаток заключается в том, что рабочая частота также изменяется с температурой (из-за изменений эластичности покрытий, которые могут быть значительными даже в армированных пленках). Эти трудности могут быть преодолены, если использовать методы, рассмотренные ниже.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒