Способ кулонометрического определения влажностных характеристик полимерных материалов

(в) КЦ (и) (51) 5 G01N 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4914789/25 (22) 04.0291 (46) 15.1093 Ьол. Na 37-38 (76) Горбунов Николай Иванович; Мурашова

Татьяна 8ячеславовна; Рабинович 8иллен Борисович (54) СПОСОБ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОЛИМЕРНЫ Х МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: контрольно-измерительная техника диффузионных свойств полимерных материалов Сущность изобретения: испытуемый материал в виде мембраны в диффузионной ячейке осушают до постоянного по величине фонового тока в кулонометрическом датчике, проводят диффузию водяных паров при постоянной разности парциальных давлений по обе стороны мембраны

Сушку и диффузию ведут при атмосферном давлении. Измеряют приращения тока натекания в датчике в двух точках интервала времев в котором производная тока по времени больше нуля, и рассчитывают коэффициенты диффузии и впагопро ницаемости.

2001384

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к способам опрелелени диффузионных oâîéñòâ полимерных материалов по отношению к водяным парам, и может быть использовано в промышленности, производящей и применяющей полимерные материалы для упаковки и герм".гиэации.

Известны кулонометрические методы и приборы для измерения весьма малых концентраций влаги.в газовом потоке, однако для определения влажностных характеристик такие методы сложны и трудоемки.

Известен мембранный метод определения влажностных характеристик материалов в статических средах. Длительность эксперимента по этому методу соответствуют критерию Фурье Fo--0,7.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кулономет- 20 рический метод. сущносTb которого состоит

s том, что образец в виде плоской мембраны помещен eдиффузионную ячейку(ДЯ), которая откачивается вакуумным насосом, высушивается, а затем объем ДR, не содержащий кулонометрическаго датчика, насыщается парами воды. С помощью кулонометрического датчика снимается зависимость пîтока влаги через образец от времени вплоть до установления стацио- 30 нарного режима. В этом режиме скорость потока влаги постоянна, а поток(количество продиффундировавшей влаги) линейно зависит от времени. Угол наклона этой линии определяет коэффициенг влагопроницае- 35 мости Р, а время задержки (точка пересечения этой линии с осью времени) определяет коэффициент диффузии D.

Недостатком данного метода является повышенная длительность определения, 4«ь) что связан э с использованием стационарного режима диффузии для выделения влажностных характеристик, При 310h1 для обеспечения работоспособности кулонометрического датчика введена вакуумная 45 откачка системы.

«(елью изобретения является повышение зкспрессности определения влажностных характеристик.

Сущность изобретения состоит в следу- 50 ющем. Диффузию влаги в плоском образце материала проводят при атмосферном давлении в диффузионной предварительно осушенной кулонометрической ячейке с постоянной разностью парциальных давле- 55 ний воды, Скорость потока влаги через испытуемый материал согласно закону Фарадея пропорциональна приращению тока в кулонометрическом датчике. Минимальное значимое приращение тока определяется чувствительностью измерительной схемы и заданной точностью определения влажностных характеристик.

Вторая производная тока по времени должна быть положительна в отличие от прототипа, в котором за время измерения вторая производная меняет знак, т.е. время измерений соответствует согласно изобретению начальной части кривой натекания в отличие от прототипа, где достигается стационарный режим, В предлагаемом способе временные измерительные точки определяются тем, что приращения тока через датчик в этих точках значимо отличаются от нуля, обеспечивая заданную точность определения влажностных характеристик, которые рассчитываются по формулам

В -1

4тг«пmVA — л г

S ЛР . exp (— R /4 D tz) где 0- коэффициент диффузии паров влаги;

Р— коэффициент влагопроницаемости;

R,S — толщина и рабочая площадь испытуемого материала;

k — число Фарадея;

«г — lo и =тг 1

«г — lo где Лр — разность парциальных давлений в диффузионной ячейке;

lo — фоновый ток при Лр = 0;

I>, «г — токи в датчике для г > и т г;

Пример, В качестве образца материала в ДЯ использовалась полиэтилентерефталатная пленка толщиной 53 мкм и диаметром 8 мм. Фоновый ток для ДЯ был равен 3 мкА.

Первая расчетная точка с т1 = 17 мин определена при значении ll-lo=0,05 мкА, равном двойной погрешности измерительной схемы при доверительной вероятности

0,997. Расчетная точка 2 с тг - 18,2 мин получена при m-2, т.е. I>II=0,05 мкА по тем же основаниям. Расчет по формулам, приведенным выше, дает Р - 0,063 мкм /c. p = 4.0 фс, Критерий Фурье составляет в данном примере 0,0229, что дает ускорение по сравнению с прототипом в 35 раз (только на стадии диффузионного процесса).

2001384

Составитель Н.Горбунов

Редактор Н.Соколова Техред М.Моргентал Корректор В, ПетРаш

Заказ 3126

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (56) Авторское свидетельство СССР ¹

1357814, кл. G 01 N 27/02, 1986.

Авторское свидетельство СССР N

1041907, кл, G 01 N 15/08, 1982.

Александрова Л.И., Соболев В,В, Упрощенный кулонометрический метод опредеФормула изобретения

СПОСОБ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ мАтеРиАлОВ, состоящий в том, что образец испытуемого материала в диффузионной ячейке осушают до постоянного по величине фонового тока Jo в кулонометрическом датчике. проводят диффузию водяных паров при постоянной разности парциальных давлений Ь P по обе стороны образца, измеряют ток J натекания в датчике и рассчитывают влажностные характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности, процессы сушки и диффузии ведут при атмосферном давлении, измеряют приращения тока в датчике в двух точках г1 и rz интервала времени, в котором вторая производная тока по вреления влажностных характеристик полимерных материалов. Сб. Электронная техника. серия 8, Радиодетали, 1969, вып. 2 (15), с. 95-102. мени больше нуля, а коэффициенты диффу10 зии 0 и влагопроницаемости P рассчитывают по формулам я - д

D-=

4.r2 Inmvn

"(г- о) Ж

S Л р exp(— R l4Рт ф где R u S - толщина и площадь образца;

К - число Фарадея;

- 2 10, m=

J -Jo и = rg lr >, Л р — разность парциальных давлений водяных паров в диффуЗионной ячейке;

25 Jp - фоновой ток;

J i, А - токи в датчике для r и г2.