Устройство для фиксации момента проникновения химически агрессивных сред через полимеры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ МОМЕНТА ПРОНИКНОВЕНИЯ ХИМИЧЕСКИ АГРЕССИВНЫХ СРЕД ЧЕРЕЗ ПОЛИМЕРЫ, со держащие диэлектрический кожух, в который помещена камера для исследуемых сред с крышкой и два электрода , один из которых вьшолнен перфорированным , подключенные к регистрирующему прибору, диэлектрическую прокладку, расположенную между электродами , и гигроскопическую прокладку , расположенную на перфорированном электроде, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности фиксации момента проникновения, в отверстиях перфорированного электрода расположены электропроводные (Л С пластинки, электрически изолированные от перфорированного электрода.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

О (193 (11) 3@у G Ol N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н свтотснонт свндвтвоьствт :с в л (21) 3646925/24-25 (22) 28.09.83 . (46) 23,12.84 Бюл.Р 47. (72), А.НвЩеглов, А.И.Новиков, Т.Г.Соколовская, O.Í,Ãðèøàêîâà, Е.H.Âoðîáüåâà, С.Я. Давыдов и Н.А.Мохова (53) 625.85:620.1 (088.8) (56) 1. Розенфельд И.Л.и др. 0 .мето-. дике исследования защитных свойств лакокрасочных покрытий емкостноомическим методом, — "Лакокрасочные материалы и их применение"Äff. 3,1966, с.62-65.

2,Авторское свидетельство СССР

У 473935, кл.G 01 N 15/08.

3. Авторское свидетельство СССР ff 1052941 кл, G 01 Н 15!08 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ ФИКСАЦИИ МОМЕНТА ПРОНИКНОВЕНИЯ ХИМИЧЕСКИ АГРЕССИВНЫХ СРЕД ЧЕРЕЗ ПОЛИМЕРЫ, со держащие диэлектрический кожух, в который помещена камера для исследуемых сред с крышкой и два электрода, один из которых выполнен перфорированным„ подключенные к регист-, рирующему прибору, диэлектрическую прокладку, расположенную между электродами, и гигроскопическую прокладку,расположенную на перфорированном электроде„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фиксации момента проникновения, 1 в отверстиях перфорированного электе рода расположены электропроводные пластинки, электрически изолированные от перфорированного электрода, 1 1130?

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин электрическими методами, и предназначено для определения стойкости полимерных материалов к воздействию агрессивных сред в жидкой или паровой фазе.

Известно устройство дпя исследования защитных свойств лакокрасочных покрытий, состоящее из иэмери- 10 тельного конденсатора и схемы иэмере: ния, причем одной пластиной изме- рительного конденсатора является металлическая подложка, другойэлектролит, к которому подведен 15 электрод сравнения, а диэлектричес-. кой прокладкой — защитное покрытие, нанесенное на металлическую нодложку, о проницаемости защитного покрытия судят по изменению емкости изме» 20 рительного конденсатора (11.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг,2 — электроды емкостного дат" чика, часть разреза, вид спереди; на фиг.3 - перфорированный электрод емкостного датчика, вид сверху.

Недостатком данного устройства является низкая точность при испытании из-за невозможности точной фик25 сации момента проникновения электролита через защитное покрытие, Кроме того, за счет экстракции у поверх". ности защитного покрытия может образовываться слой с иными диэлектри- . ческими свойствами что приводит к

30 дополнительным искажениям результатов испытаний, Известно также устройство дчя определения кинематики проницаемости химически агрессивных веществ через 35 полимеры, содержащие диэлектрический кожух, камеру с испытуемым об- разцом, электроды, расположенные по обеим сторонам испытуемого образца„ систему подвода агрессивной среды и схему измерения, причем один из электродов выполнен в виде тонкого слоя химически нестойкого металла j2$,.

Недостатками этого устройства являются низкая точность, обусловленная низкой чувствительностью, при испытании, сложность подготовительных операций и узкий класс испытуемых агрессивных сред. Низкая точность при испытании обусловлена тем, 50 что при изучении кинетики проницаемости электролитов фронт воды в полимере движется впереди электролита, Поэтому при проникновении воды через образец полимера не произойдет раз- 55 рушение измерительного электрода, выполненного в виде тонкого слоя металла. При испытании каждой агрес73 2 сивной среды необходимо подбирать металл для выполнения этого электрода.

Кроме того, для некоторых сред например, воды невозможно подобрать металл, который был бы химически нестоек т.е. разрушался бы сразу

Ф же после проникновения воды

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для фиксации момента проникновения химически агрессивных сред через полимеры, содержащее цилиндрический диэлектрический кожух, в который помещена камера для исследуемой среды с крьппкой и два электрода, один из которых выполнен перфорированным, подключенные к регистрирующему прибору, диэлектрическую прокладку, распо.ложенную между электродами, и гигроскопическую прокладку, расположенную на перфорированном электроде )3) .

Недостатком известного устройства является его низкая точность, обусловленная тем, что для фиксации отклонения емкости, электродов от исходного значения промьпнленно выпускаемыми устройствами измерителями емкости необходимо достаточно большое количество проникшей среды (от 0,025 до 0,5 г).

Цель изобретения — повьппение точности фиксации момента проникновения жидкости, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для фиксации момента проникновения химически агрессивных сред через полимеры, сожержащем диэлектрический кожух, в который помещена камера для исследуемых сред с крьппкой и два электрода, один.из которых выполнен перфорнрованиьы, подключенные к регистрирующему прибору, диэлектрическую прокладку, расположенную между электродами, и гигроскопическую прокладку, расположенную на перфорированном электроде, в отверстиях перфорированного электрода расположены электропроводные пластинки, электрически изолированные от перфорированного электрода.

3 1130

Устройство содержит. цилиндрический диэлектрический кожух 1 и цилиндрическую камеру 2 для агрессивных сред 3 с крышкой 4. Для герметизации камеры 2 между ней и крьппкой 4 расположена резиновая прокладка 5.

: Внутри диэлектрического кожуха 1 .находится диэлектрическая подложка б, которая крепится к диэлектрическому кожуху 1 посредством пружины 7 1п (один конец пружины 7 прикреплен к . диэлектрическому кожуху 1, другой конец жестко прикреплен к подлож:ке 6}. В диэлектрической подложке 6 расположены оба электрода 8 и 9 и. диэлектрическая прокладка 10, размещенная между ними. К перфорированному электроду 9, закрепленному в подложке 6 таким образом, что на:ружная поверхность подложки 6 и электрода 9 представляет единую плоскость, примыкает гигроскопическая прокладка 11> которая другой стороной прижата к испытуемому образцу 12.

К противоположной стороне испытуемого 5 образца 12 примыкает кольцевая резиновая прокладка 13, которая уста новлена таким образом, что кольцевые упоры 14,сформированные на торцовой грани камеры 2, вдавлены в резиновую прокладку 13.

Над упорами 14 расположена кольцевая полость 15 с каналом 16, рас-. положенным в нижней части камеры 2, и который подсоединен к сливной ванне 17. В стенке камеры 2 сформирована полость 18, которая соединена через патрубки 19 и 20 с термоста" том не показан . Высокочастотный разъем 21 укреплен на диэлектрическом40 кожухе 1 таким образом, что соединительные провода пропущены внутри пружины и подсоединены к электродам 8 и 9 через отверстия, имеющиеся в подложке 6. Поверх диэлектрического45 кожуха 1 расположены три фиксатора.22 в месте соединения камеры 2 с кожухом 1,(фиксаторы 22 показаны в виде штырей1.

Ф

Перфорированный электрод 9, зак- 50 репленный в подложке 6. выполнен с круглыми отверстиями 23., в центрах которых расположены круглые изолированные электропроводные площадки 24, Устройство работает следующим 55 образом.

После герметизации камеры 2 с крышкой 4 с прокладкой 5, камера 2

773 у=танавливается вертикально (на крышку 4), патрубки 19 и 20 соединяются при помощи шлангов с термостатом, Затем во внутреннюю полость камеры 2 заливается фиксированное количество агрессивной среды 3, и поверх упоров 14 накладывается кольцевая герметичная прокладка 13 на которую устанавливается испытуемый образец 12 с расположенной на нем гигроскопической прокладкой 11.

Далее поверх камеры 2 одевается диэлектрический кожух 1 таким образом, что диэлектрическая подложка б плотно прижимает образеп 12 к кольцевой резиновой прокладке 13 .(фиксация диэлектрической подложки 6 относительно кожуха l достигается за счет того, что прижимная пружина 7, жестко прикрепленная к кожуху 1, закреплена без перекосов к торцу подложки 6 со стороны противоположной электродам 8 и 9) . При одевании диэлектрического кожуха 1 поверх камеры 2 три фиксатора 22, расположенные через 120 по окружности ко" а жуха 1, жестко закрепляют их относи" ,тельно друг друга (камеру 2 относительно кожуха 1) . К высокочастотному разъему 21 и подсоединяется соединительный кабель регистрирующего прибора (в качестве регистрирующего прибора используется цифровой измеритель емкости Е8-4 в комплекте с транскриптором и цифропечатью Ф-5033) .

После этого устройство устанавливается на подставку (на фиг.l не показано ) таким образом, что канал 16 с выводным патрубком оказывается подсоединен к сливной ванне 17, зак! репленной в подставке, Электрическая емкость С,- между электродами 8,9 остается постоянной до тех пор, пока не произойдет внешних измерений, которые поьлекут за собой отклонение емкости Со от начального значения, В общем случае емкость конденсатора определяется выражением

С

Д где Š— диэлектрическая проницаемость разделительной прокладки между электродами; б — площадь перекрытия электродов; — расстояние между электродами толщина разделительной про" кладки °

3 11307

При изменении любого из трех указанных выше параметров электрическая емкость также изменяется, Действительно, при проникновении среды 3 сквозь испытуемый образец 12, реда поглощается тонкой гигроскопической прокладкой 11 (толщина 0,20,25 мм, например, в качестве гигроскопической прокладки ll использова-, на фильтровальная бумага), а следо- 1О вательно, она (гигроскопичная прокладка ll) становится электропроводной, что приводит к увеличению площади перекрытия электродов 8 и 9

{увеличивается площадь перфорирован- 1Б ного электрода 8, за счет того, что отверстия заполняются электропроводным материалом — пропитанной электропроводной жидкостью прокладкбй 11 . Поскольку при работе с пред" 2О лагаемым устройством используются агрессивные среды: растворы кислот, щелочей — электропроводные среды, то при проникновении их через испытуемый образец 12 электропроводность 25 гигроскопической прокладки 11 увеличивается, В общем случае. известно„ что фронт движения воды (для водных растворов агре"сивных сред) движется быстрее, щ чем фронт растворенной в воде агрессивной: среды, то и за счет проникновения воды и всасывания ее в прокладку 11, электропроводность увеличивается„ При проникновении

35 порогового количества среды " про" исходит отклонение емкости С (уве- личение) от номинального значения на величину С,. которая фиксируется регистрирующим прибором. Таким образом, это пороговое количество агрессивной среды 3 определяется разрешающей способностью регистрирующего прибора, и поэтому всегда остается постоянной.

Выполнение перфорированного электрода 8 с отверстиями, в центре которых расположены изолированные электропроводные пластинки, озволяет значительно увеличить точность за счет повышения чувствительности устройства, Действительно, при проникновении среды 3 сквозь образец 12 происходит пропитка гигроскопической прокладки 11 и при этом проис 55 ходит увеличение фактической площади перфорированного электрода 9, как и в известном устройстве, В извест73 6 ном устройстве изменение емкости электрода происходит только за счет увеличения площади перфорированного электрода, что обусловлено появлением электропроводных пятен в окнах перфорированного электрода.

В предлагаемом устройстве в окнах перфорированного электрода 9 в отверстиях 23 имеются изолированные электропроводные площадки, которые отделяются. от электродов 9 узкими щелями, заполненными, например, изоляционным материалом, Электропроводное пятно, начинающее образовываться на гигроскопической прокладке ll, приводит к замыканию перфорированного электрода 9 с площадкой 24, и при этом резко увеличивается площадь электрода 9 (фактическая площадь) .

В этом случае размер электропроводного пятна на гигроскопической прокладке ll будет на порядок меньше размера пятна, обусловливающего такое же изменение емкости между электродами в известном устройстве, Выполнение перфорированного элект". рода с отверстиями, в центре которых расположены изолированные электро" проводные пластинки, позволяет повысить точность фиксации момента проникновения aãðåññèâíîé среды через испытуемый образец за счет повышения чувствительности. Действительно, как показали . экспериментальные исследования, введение изолированных электропроводных пластинок в центре отверстий электрода позволяет резко увеличить чувствительность. Так, например, при испытании на водопроницаемость стеклопластиков на основе полиэфирных смол, порог срабатывания у известного устройства состав.ляет 0 025-0,03 r в то время, как у.предлагаемого устройства, при аналогичных испытаниях, порог сра" батывания составляет 0,005-0,015 r при этом зазор между перфорированным электродом и круглой изолированной электропроводиой площадкой составляет 0,5 мм, диаметр пластинки 2 мм, а заполнение перфорированного электрода круглыми отверстиями было таким, что максимальное расстояние между близлежащими отверстиями равняется

2,5 мм. Снижение порога срабатывания,кроме этого, снижает длительность каждого эксперимента, а следовательно снижает длительность испытаний.

1130773

ФигЗ

Составитель В.Алексеев

Техред А.Бабинец Корректор А,Тяско

Редактор Г.Волкова

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул,Проектная,4

Заказ 9б02/31 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5