ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение относительно малых вязкостей из "Битумные материалы" Основные принципы работы вискозиметра с падающим коаксиальным цилиндром были изложены Сегелом [53] в 1903 г. В 1914 г. Покеттино [461 исследовал вязкость твердых пеков. Использованный им прибор был очень сложен в работе, но на нем удалось осуществить ламинарный поток, и вязкость была измерена в пуазах. В 1904 г. Трутон и Эндрюс [71] исследовали вязкие свойства твердых пеков и других материалов. Они использовали метод скручивания цилиндра из исследуемого материала. Целью их исследования было определить пропорциональность скорости скручивания приложенному скручивающему усилию и обратную пропорциональность скорости скручивания радиусу цилиндра в четвертой степени. При работе на этом приборе были неожиданно открыты следующие явления оказалось, что коэффициент вязкости для таких тел, как пек, является функцией времени, а скорость сдвига при данном напряжении снижается с первоначальной до какого-то постоянного значения. Кроме того, было показано, что после удаления нагрузки наблюдается сдвиг в обратном направлении, который постепенно затухает до нуля. [c.106] Трутон и Эндрюс были, вероятно, первыми исследователями, которые изучили неньютоновские характеристики твердых битумов и установили наличие эластических деформаций. [c.106] Внешний и внутренний латунные цилиндры устанавливают на амальгамированную плиту — основание, и кольцевое пространство 1 заполняют битумом. После охлаждения до требуемой температуры излишки битума удаляют при помощи горячего шпателя. Затем вискозиметр помещают на кольцеобразную подставку 2 в стеклянную термостатирующую водяную баню. Аппарат устанавливают в строго вертикальном положении с помощью уровня 3 на внешнем цилиндре. Поскольку возможно затвердевание битума в результате старения, определение нужно проводить через 1 ч после заливки образца. Скорость падения внутреннего цилиндра определяют с помощью катетометра и секундомера. После смещения внутреннего цилиндра примерно на 0,5 см аппарат переворачивают и определение повторяют. Для получения сходящихся результатов таких определений проводят несколько. [c.107] Вискозиметр с вращающимся цилиндром. В 1890 г. Куэтт [17] разработал общие принципы определения вязкости материала, помещенного в пространство между двумя цилиндрами, один из которых вращается вокруг общей оси. Одними из первых вязкости битумов на таком вискозиметре определяли Сааль и Коэне [51]. Некоторую сложность в этом методе представлял донный эффект до тех пор, пока Муни и Эварт [38] не придали дну цилиндра слегка коническую форму. [c.108] Вискозиметр с вращающимся коаксиальным цилиндром позволяет работать при постоянной скорости сдвига и при постоянном напряжении сдвига. Он может быть весьма полезен для исследований неньютоновских и эластичных материалов при условии, что в случае сдвига в каком-либо одном направлении может быть достигнуто равновесие. Схема вискозиметра с вращающимся цилиндром показана на рис. 3.2 [61]. Внешний и внутренний цилиндры укреплены в зажимах, удерживающих эти цилиндры в заданном положении. Расплавленный битум заливают в зазор между цилиндрами. На поверхности металла (латуни), соприкасающегося с битумом, делается насечка, чтобы избежать скольжения на поверхности контакта его с битумом при наложении больших напряжений сдвига. Поверхность зазора покрыта крышкой для предотвращения выползания эластичных битумов из рабочей части прибора. [c.108] Расплавленный битум заливают в зазор между цилиндрами. При этом необходимо, чтобы в зазоре не оставалось воздушных пузырей. После охлаждения битума закрытый крышкой прибор помещают в баню с постоянной температурой. Через 1 ч после заливки битума зажимной прибор освобождают и присоединяют к приспособлениям для замера крутящего момента и сдвига. В течение 1 ч битум успевает принять температуру бани,но чрезмерное старение битума еще не наступает. Если заполненный вискозиметр выдержать более длительное время, то прежде чем сделать определение, систему нагревают до температуры, превышающей температуру плавления битума это необходимо для разрушения затвердевания, связанного со старением битума. [c.109] Муни и. Эварт 38] предложили уравнения для расчета константы/С. [c.109] Вискозиметр для определения в тонкой пленке. В 1956 г. Лабут и Ван-Оорт [30] описали вискозиметр, позволяющий определить вязкость небольших количеств битумов. Принцип этого прибора очень прост. Пленку битума толщиной от 5 до 50 мкм помещают между двумя стеклянными пластинками размером 3 X 2 см, края которых обрезаны строго перпендикулярно к плоскости пластинок. Объем и толщину пленки битума между пластинками рассчитывают по массе пленки и известной плотности битума. [c.109] Одна пластинка зажата в зажиме, а к другой прикладывается сдвигающее напряжение. Величина этого напряжения и замеряемая скорость сдвига пластинки позволяют рассчитать вязкость. Основная часть этого прибора показана на рис. 3.3. [161]. [c.109] Определение вязкости ниже 1000 П представляет значительный интерес. Ряд приборов для таких измерений успешно применяется в процессе производства битумов. Некоторые из них описаны ниже. [c.110] Капиллярная трубка. Удовлетворительные результаты можно получить на вискозиметрах Кэннон — Фенске и Лантц —Цейт-фуш, предназначенных для темных продуктов [7]. Достаточно точны и несложны в работе капиллярные вискозиметры с применением вакуума. Аппарат Коппера [47] может быть использован для измерений вплоть до вязкости 10 000 П. [c.110] Вращающийся шпиндель. Для определения вязкости ниже 1000 П можно использовать вискозиметр Брукфильда. Шпиндель вискозиметра вращается с постоянной скоростью. Торможение шпинделя. [c.110] Вязкости от 0,5 до 3-10 сП могут быть измерены в реометре сопротивления. Этот аппарат в принципе аналогичен прибору Брукфильда. Он состоит из цилиндра (оканчивающегося с обеих сторон конусами), вращающегося в сосуде с испытуемым материалом. Сопротивление испытуемого материала вращению шпинделя, передаваемое свободно подвешенному мотору, компенсируется градуированной пружиной. С корпусом мотора, испытывающим реактивный вращательный момент, связан указатель, который непрерывно показывает вязкость на неподвижной шкале. [c.111] Реометр сопротивления (рис. 3.4) широко используют при производстве каменноугольных смол. Этот прибор позволяет исследовать тиксотропные свойства битумов. [c.111] Наклонная трубка. Вязкость в широком интервале значений может быть измерена вискозиметром Хепплера [25, 26]. При соответствующем термостатировании этот прибор дает достаточно точные результаты. Верхний предел измеряемых, вязкостей достигает 2000 П, однако битум не должен иметь заметного неньютоновского характера течения при температуре измерения. [c.111] Если в распоряжении технолога имеется два или три из описанных выше типов вискозиметров, то он может измерить вязкость от 0,005 до 10 биллионов П. В табл. 3.1 показаны приблизительные пределы значений вязкости, которые можно получить на семи типах вискозиметров при исследовании битумов [61]. При выборе двух или трех из этих приборов можно измерять вязкость битумов в широком интервале температур. [c.112] Вернуться к основной статье