pobieranie: 04 Oznaczanie chłonności wody
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
Instytut In ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie chłonno ci wody
1. Cel wiczenia
Celem wiczenia jest oznaczenie chłonno ci wody przez próbk tworzywa jedna z metod przedstawionych w niniejszej instrukcji.
Wyroby z tworzyw sztucznych w swoich zastosowaniach cz sto eksponowane s w rodowisku naturalnym (na zewn trz), gdzie poddane zostaj działaniu ró norodnych czynników rodowiskowych, takich jak: wilgo , zjawiska atmosferyczne, agresywne gazy czy promieniowanie elektromagnetyczne. Obecno danych czynników mo e w istotny sposób wpływa na wła ciwo ci tworzywa i wyrobu. W niniejszym wiczeniu zajmiemy si wpływem wilgoci na materiały polimerowe. Gazy i ciecze w kontakcie z tworzywami sztucznymi mog wnika w gł b materiału i wi za si z polimerem za pomoc wi za chemicznych lub fizykochemicznych i mechanicznych, powoduj c zmniejszenie siły wi za mi dzycz steczkowych oraz zwi kszenie ruchliwo ci cz stek. W rezultacie mo e to prowadzi do spadku modułu spr ysto ci, wytrzymało ci, twardo ci, wła ciwo ci elektrycznych i fizycznych. Wszystko zale y od rodzaju polimeru i jego budowy: obecno ci grup funkcyjnych, polarno ci, itd. Zjawiska te mog by odwracalne pod warunkiem, e wilgo zostanie usuni ta w materiału. Jednak w przypadku cieczy zwi zanych chemicznie z polimerem (najtrudniejszych do usuni cia) proces suszenia nie jest skuteczny. Absorpcja wilgoci ma charakter dyfuzyjny, w którym nast puje przemieszczanie cz steczek wody z otoczenia (powietrza) do i przez element z tworzywa. Stopie dyfuzji lub przepuszczalno ci zale y od ilo ci wody w powietrzu i natury samego materiału. Pod wzgl dem skłonno ci do wchłaniania wody tworzywa sztuczne, jak i inne materiały, mo na podzieli na higroskopijne i niehigroskopijne. W przypadku tworzyw niehigroskopijnych wilgo przywiera tylko na powierzchni materiału (PS, PP), natomiast tworzywa higroskopijne absorbuj wilgo w gł b materiału (PMMA, ABS). Ilo wody jaka zostanie wchłoni ta przez tworzywo zale y od czasu trwania ekspozycji w rodowisku naturalnym i stopnia jego zawilgocenia (wilgotno ci wzgl dnej). Bowiem tworzywa higroskopijne, silnie powinowate do wody, absorbuj wilgo z powietrza lub uwalniaj j w bezpo redniej proporcji do otaczaj cej wilgotno ci wzgl dnej. D zatem do osi gni cia równowagi z otoczeniem [1-2]. Obecno cieczy w tworzywie polimerowym ma szczególnie istotne znaczenie ju na poziomie procesu przetwórstwa. W procesie wtrysku czy wytłaczania, w warunkach podwy szonej temperatury wiele polimerów wykazuje wra liwo na obecn w nich wilgo . W przypadku poliestrów termoplastycznych ju niewielkie ilo ci wody w granulacie powoduj proces hydrolizy, w wyniku którego nast puje degradacja ła cuchów polimerowych. To prowadzi do obni enia wytrzymało ci wyrobu, powstawanie smug i p cherzy. W innych przypadkach nadmiar cieczy (wody) w tworzywie generuje par wodn , a ta w efekcie mo e powodowa powstanie defektów w gotowym wyrobie (b ble, skazy na powierzchni, puste przestrzenie, itd.). Dlatego tak wa na jest kontrola zawarto ci wody przed rozpocz ciem procesu przetwórczego [3-4]. Inny wpływ mo e mie zawarto wilgoci w gotowym materiale. Przykładem s tu poliamidy, które chłon wod lub wilgo z powietrza. Poliamid wysuszony jest kruchy o niskiej udarno ci i du ej wytrzymało ci na rozci ganie i zginanie. Wzrost zawarto ci wody w tworzywie powoduje wzrost udarno ci i elastyczno ci, obni a natomiast wytrzymało . Zatem daje to mo liwo sterowania wła ciwo ciami materiału w zale no ci od cech po danych. Nale y jednak pami ta , e z wchłanianiem wody zwi zane jest tak e powi kszanie obj to ci tworzywa, a wi c i wymiarów kształtki. Ze zjawiskiem zawarto ci wody w tworzywie sztucznym zwi zane s dwa poj cia: wilgotno i chłonno . Oznaczanie chłonno ci wody
2 2 9 6 5 9
GHF
2
@
9
@ 5 6
2
9
2
5
2 9
2
A52
A52 @
@
9
9
2
2
@ 2 2 9 2 9 5 2 2
2
6
@
2
6
9
@
@
5
B
6
2
6
6
9
9
9
9
@
5
5
2
2 6 E9@ A52
6
@
9 9
9
5 9 @ 2 ¨6 @
8
2. Okre lenie podstawowych zagadnie
1 !0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥ © # # ¥ © §¥£ ¡ 6 9 5 2 9 @ 5 6 9 6 5 6 9 @ A52 2 A52 @ @ 2 @ 3 2 6 2 5 9 6 B 9 B 9 9 @ 6 @ 2 @ 5 5 5 D9C@9 B 9 2 @ 9 6 9 @ 2 9
6
5A2 6
6
5
5
2
9
2
5
9
7
G HF
A52
2 2
4
2
6
2
6
6
@
6
@
1
Wilgotno wyra ana jest w procentach wagowych lub obj to ciowych i okre la zawarto wody w danym materiale. Wi kszo tworzyw nie wykazuje skł onno ci do absorpcji wody, zatem ich wilgotno jest niewielka. Nie mniej jednak w przypadku tworzyw wra liwych na obecno wilgoci, zwł aszcza tworzyw konstrukcyjnych, istotne jest, aby przed procesem przetwórczym podda je suszeniu z zachowaniem specyficznych dla danego typu materiał parametrów. To pozwoli na unikni cie strat materiał i u u otrzymanie wyrobu o wysokiej jako ci. Pomiar wilgotno ci Najprostsz metod pomiaru wilgotno ci tworzywa jest metoda wagowa. Polega ona na okre leniu ubytku masy próbki materiał przed i po suszeniu w okre lonej u temperaturze. Wynik oblicza si ze wzoru (wilgotno wagowa):
Ww =
m1 − m2 100,% wag m2
(2.1)
gdzie: m1 – masa próbki przed suszeniem [g], m2 – masa próbki wysuszonej [g]
Wo = Ww d p
Przy pomiarze wilgotno ci i interpretacji danych liczbowych nale y zawsze odnosi je do g sto ci danego tworzywa, bowiem inna b dzie interpretacja wyników dla tworzyw litych, inna dla a porowatych. Ta sama warto wilgotno ci wagowej b dzie w rzeczywisto ci oznaczał inn ilo wody w 1 cm3 materiał (tabela 1). u
Tabela 1. Porównanie zawarto ci wilgoci dla tworzyw litych i porowatych
Chł onno (nasi kliwo ) równie wyra a si w procentach i jest definiowana jako stosunek masy wody pochł tej przez próbk do masy próbki w stanie suchym. W ten sposób oblicza si oni nasi kliwo wagow . Szybko pochł aniania wody przez tworzywa sztuczne jest stosunkowo niska. Istotne u. znaczenie ma tu równie wielko próbki materiał Próbki mniejsze nasycaj si wod szybciej, przy czym nie powinno to mie wpł na wynik ko cowy oznaczenia, ale raczej na czas trwania badania. ywu Czasem dla unikni cia bł dów wynikaj cych z ró nych kształ próbek chł tów onno wody okre la si 2). jako stosunek masy pochł tej wody (mg) do powierzchni próbki (cm oni Oznaczanie chł onno ci wody Wybór metody oznaczenia chł onno ci uzale nia si od wł ciwo ci danego tworzywa, a przede a wszystkim od jego odporno ci cieplnej i obecno ci skł adników rozpuszczalnych w wodzie. Aby stwierdzi czy próbka tworzywa zawiera takie skł adniki, nale y podda j dwukrotnemu suszeniu i wa eniu: przed i po k pieli wodnej. Ubytek masy próbki w stosunku do masy pierwotnej jednoznacznie wskazuje na obecno substancji wymywalnych. Oznaczanie chł onno ci wody
2
i
i e
q
Ape
i q
q p
e e
g Hf s
Rodzaj tworzywa poliamid pianka poliuretanowa beton
Zaw. wilgoci [%] 5 5 5
G sto
[g/cm3] 1,1 pozorna: 0,03 pozorna: 2,4
Zaw. wody w 1 cm3 0,05 g 0,0015 g 0,12 g
pAe q p
h
e
h
i
i h
i
e
h
h
t
i
e
h
q
e
i
Ape
Ape
e
e
Ape
i
i
q
p
r
h
q
Ape
i
e
e
q
i
g Hf
Ape i
gdzie: dp – g sto
pozorna [g/cm3]
q
Ape i p i
Aby okre li poziom wilgoci dla tworzyw porowatych nale y uwzgl dni g sto tworzywa (wilgotno obj to ciowa):
pozorn danego (2.2)
Ape
Ape e
e
Ape i e e q q f e i p Ape h e Ape i e i h Hf g d Y X c R U T a U a !0¢b(!%&%$` Y!U¨¦¤¢I XR W V T SRQ P h e i Ape Ape
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
pe Ape
p
e i q h
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Do oznaczania chł onno ci tworzyw stosowane s nast puj ce metody oznacze : • oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie; • oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie; • oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie; • oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie.
3. Metody
3.1. Metoda oznaczenia chł onno ci we wrz cej wodzie
3.1.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onno ci tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawieraj cych takie substancje [5]. 3.1.2. Opis metody Oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwa eniu. Próbk umieszcza si kolejno: w naczyniu ze wrz c wod destylowan a nast pnie w ywie okre lonego czasu próbk wyjmuje si , osusza naczyniu z wod o temperaturze pokojowej. Po upł i dokonuje kolejnego wa enia. Wynik stanowi ró nica mas ( wzór 3.1).
m2 − m1 100 , % wag (3.1) m1 gdzie: m1- masa próbki po wysuszeniu, m2- masa próbki po termostatowaniu w wodzie. Oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym e po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. Chł onno wylicza si ze wzoru 3.2:
X = m2 − m1 , g
lub
X =
m 2 − m3 100 , % wag (3.2) m1 gdzie: m1- masa próbki po wysuszeniu, m2- masa próbki po termostatowaniu w wodzie, m3- masa próbki po drugim suszeniu. Do oznaczania nasi kliwo ci w wodzie wrz cej stosuje si tworzywa o do du ej odporno ci cieplnej. Dla polimerów, które w podwy szonej temperaturze mi kn i mog ulec deformacji stosuje si inne metody.
X = m2 − m3 , g lub X = 3.1.3. Przyrz d pomiarowy Przyrz dem pomiarowym wykorzystywanym w powy szej metodzie s : 1. waga laboratoryjna; 2. urz dzenie do ogrzewania zlewki z wod ; 3. suszarka .
Oznaczanie chł onno ci wody
3
A
x !0¢(!%&%$ !¨¦¤¢u x yxw v A
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3.1.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszy w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odzi . 2. Zwa y z dokł adno ci do 1 mg. 3. Próbk umie ci w naczyniu z wrz c wod destylowan i termostatowa 30 minut. 4. Nast pnie próbk umie ci w naczyniu z wod o temperaturze pokojowej na kolejne 15 minut. 5. Po upł ywie tego czasu próbk wyj , osuszy i zwa y . 6. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawieraj cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nale y po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. 7. Wyliczy chł onno próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2)
3.2. Metoda oznaczenia chł onno ci w zimnej wodzie
3.2.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onno ci tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawieraj cych takie substancje. 3.2.2. Opis metody Oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwa eniu. Nast pnie próbki umieszczane s w naczyniu z wod destylowan na 24 godziny. Po upł ywie zadanego czasu próbki wyci ga si , osusza i znów wa y. Do oblicze wykorzystuje si wzór ( wzór 3.1). Oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym, e po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. Chł onno wylicza si ze wzoru 3.2: 3.2.3. Przyrz d pomiarowy Przyrz dem pomiarowym wykorzystywanym w powy szej metodzie s : 1. waga laboratoryjna; 2. suszarka . 3.2.4. Wykonanie pomiaru odzi . 1. Tworzywo wysuszy w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł 2. Zwa y z dokł adno ci do 1 mg. 3. Próbk umie ci w naczyniu z zimn wod destylowan (o temperaturze 23°C ±2°C)i termostatowa 24 godziny. 4. Po upł ywie tego czasu próbk wyj , osuszy i zwa y . 5. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawieraj cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nale y po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. onno próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2). 6. Wyliczy chł
4. Opracowanie wyników
Po wykonaniu wiczenia student zobowi zany jest do opracowania sprawozdania z jego przebiegu. Sprawozdanie powinno zawiera : 1. opis stosowanej metody; 2. warto ci wyznaczonej chł onno ci wraz z obliczeniami dla danej metody; Oznaczanie chł onno ci wody
v
w
Aut x x x w v v w uv u Cuw x w u t x u w w ww u t w t u u s n m r g j i p j p !0¢q(!%&%$o n!j¨¦¤¢d mg l k i hgf e u w x x w w w w w uv v t w z w x x x u w w x w v Cuw x w v Aut w y t w u x w w t u t t Aut x u t u v t u
x w
v
u u
x x uv x uv w t {
v
x
4
3. peł informacj dotycz c badanego tworzywa. n
5. Literatura
1. Broniewski T., Kapko J., Pł aczek W., Thomalla J., „Metody bada i ocena wł ciwo ci tworzyw a sztucznych” WNT, Warszawa, 2000 2. Poradnik „Tworzywa Sztuczne” WNT, Warszawa, 2000 3. Zabrzewski B. Tw. sztuczne i chemia nr 4(5) lipiec, sierpie 2002 4. Tw. sztuczne i chemia nr 9(10) maj, czerwiec 2003 5. PN-ISO 8361-1:1994
Oznaczanie chł onno ci wody
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢| ~ }
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
5
04 Oznaczanie chłonności wody
Instytut In ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie chłonno ci wody
1. Cel wiczenia
Celem wiczenia jest oznaczenie chłonno ci wody przez próbk tworzywa jedna z metod przedstawionych w niniejszej instrukcji.
Wyroby z tworzyw sztucznych w swoich zastosowaniach cz sto eksponowane s w rodowisku naturalnym (na zewn trz), gdzie poddane zostaj działaniu ró norodnych czynników rodowiskowych, takich jak: wilgo , zjawiska atmosferyczne, agresywne gazy czy promieniowanie elektromagnetyczne. Obecno danych czynników mo e w istotny sposób wpływa na wła ciwo ci tworzywa i wyrobu. W niniejszym wiczeniu zajmiemy si wpływem wilgoci na materiały polimerowe. Gazy i ciecze w kontakcie z tworzywami sztucznymi mog wnika w gł b materiału i wi za si z polimerem za pomoc wi za chemicznych lub fizykochemicznych i mechanicznych, powoduj c zmniejszenie siły wi za mi dzycz steczkowych oraz zwi kszenie ruchliwo ci cz stek. W rezultacie mo e to prowadzi do spadku modułu spr ysto ci, wytrzymało ci, twardo ci, wła ciwo ci elektrycznych i fizycznych. Wszystko zale y od rodzaju polimeru i jego budowy: obecno ci grup funkcyjnych, polarno ci, itd. Zjawiska te mog by odwracalne pod warunkiem, e wilgo zostanie usuni ta w materiału. Jednak w przypadku cieczy zwi zanych chemicznie z polimerem (najtrudniejszych do usuni cia) proces suszenia nie jest skuteczny. Absorpcja wilgoci ma charakter dyfuzyjny, w którym nast puje przemieszczanie cz steczek wody z otoczenia (powietrza) do i przez element z tworzywa. Stopie dyfuzji lub przepuszczalno ci zale y od ilo ci wody w powietrzu i natury samego materiału. Pod wzgl dem skłonno ci do wchłaniania wody tworzywa sztuczne, jak i inne materiały, mo na podzieli na higroskopijne i niehigroskopijne. W przypadku tworzyw niehigroskopijnych wilgo przywiera tylko na powierzchni materiału (PS, PP), natomiast tworzywa higroskopijne absorbuj wilgo w gł b materiału (PMMA, ABS). Ilo wody jaka zostanie wchłoni ta przez tworzywo zale y od czasu trwania ekspozycji w rodowisku naturalnym i stopnia jego zawilgocenia (wilgotno ci wzgl dnej). Bowiem tworzywa higroskopijne, silnie powinowate do wody, absorbuj wilgo z powietrza lub uwalniaj j w bezpo redniej proporcji do otaczaj cej wilgotno ci wzgl dnej. D zatem do osi gni cia równowagi z otoczeniem [1-2]. Obecno cieczy w tworzywie polimerowym ma szczególnie istotne znaczenie ju na poziomie procesu przetwórstwa. W procesie wtrysku czy wytłaczania, w warunkach podwy szonej temperatury wiele polimerów wykazuje wra liwo na obecn w nich wilgo . W przypadku poliestrów termoplastycznych ju niewielkie ilo ci wody w granulacie powoduj proces hydrolizy, w wyniku którego nast puje degradacja ła cuchów polimerowych. To prowadzi do obni enia wytrzymało ci wyrobu, powstawanie smug i p cherzy. W innych przypadkach nadmiar cieczy (wody) w tworzywie generuje par wodn , a ta w efekcie mo e powodowa powstanie defektów w gotowym wyrobie (b ble, skazy na powierzchni, puste przestrzenie, itd.). Dlatego tak wa na jest kontrola zawarto ci wody przed rozpocz ciem procesu przetwórczego [3-4]. Inny wpływ mo e mie zawarto wilgoci w gotowym materiale. Przykładem s tu poliamidy, które chłon wod lub wilgo z powietrza. Poliamid wysuszony jest kruchy o niskiej udarno ci i du ej wytrzymało ci na rozci ganie i zginanie. Wzrost zawarto ci wody w tworzywie powoduje wzrost udarno ci i elastyczno ci, obni a natomiast wytrzymało . Zatem daje to mo liwo sterowania wła ciwo ciami materiału w zale no ci od cech po danych. Nale y jednak pami ta , e z wchłanianiem wody zwi zane jest tak e powi kszanie obj to ci tworzywa, a wi c i wymiarów kształtki. Ze zjawiskiem zawarto ci wody w tworzywie sztucznym zwi zane s dwa poj cia: wilgotno i chłonno . Oznaczanie chłonno ci wody
2 2 9 6 5 9
GHF
2
@
9
@ 5 6
2
9
2
5
2 9
2
A52
A52 @
@
9
9
2
2
@ 2 2 9 2 9 5 2 2
2
6
@
2
6
9
@
@
5
B
6
2
6
6
9
9
9
9
@
5
5
2
2 6 E9@ A52
6
@
9 9
9
5 9 @ 2 ¨6 @
8
2. Okre lenie podstawowych zagadnie
1 !0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥ © # # ¥ © §¥£ ¡ 6 9 5 2 9 @ 5 6 9 6 5 6 9 @ A52 2 A52 @ @ 2 @ 3 2 6 2 5 9 6 B 9 B 9 9 @ 6 @ 2 @ 5 5 5 D9C@9 B 9 2 @ 9 6 9 @ 2 9
6
5A2 6
6
5
5
2
9
2
5
9
7
G HF
A52
2 2
4
2
6
2
6
6
@
6
@
1
Wilgotno wyra ana jest w procentach wagowych lub obj to ciowych i okre la zawarto wody w danym materiale. Wi kszo tworzyw nie wykazuje skł onno ci do absorpcji wody, zatem ich wilgotno jest niewielka. Nie mniej jednak w przypadku tworzyw wra liwych na obecno wilgoci, zwł aszcza tworzyw konstrukcyjnych, istotne jest, aby przed procesem przetwórczym podda je suszeniu z zachowaniem specyficznych dla danego typu materiał parametrów. To pozwoli na unikni cie strat materiał i u u otrzymanie wyrobu o wysokiej jako ci. Pomiar wilgotno ci Najprostsz metod pomiaru wilgotno ci tworzywa jest metoda wagowa. Polega ona na okre leniu ubytku masy próbki materiał przed i po suszeniu w okre lonej u temperaturze. Wynik oblicza si ze wzoru (wilgotno wagowa):
Ww =
m1 − m2 100,% wag m2
(2.1)
gdzie: m1 – masa próbki przed suszeniem [g], m2 – masa próbki wysuszonej [g]
Wo = Ww d p
Przy pomiarze wilgotno ci i interpretacji danych liczbowych nale y zawsze odnosi je do g sto ci danego tworzywa, bowiem inna b dzie interpretacja wyników dla tworzyw litych, inna dla a porowatych. Ta sama warto wilgotno ci wagowej b dzie w rzeczywisto ci oznaczał inn ilo wody w 1 cm3 materiał (tabela 1). u
Tabela 1. Porównanie zawarto ci wilgoci dla tworzyw litych i porowatych
Chł onno (nasi kliwo ) równie wyra a si w procentach i jest definiowana jako stosunek masy wody pochł tej przez próbk do masy próbki w stanie suchym. W ten sposób oblicza si oni nasi kliwo wagow . Szybko pochł aniania wody przez tworzywa sztuczne jest stosunkowo niska. Istotne u. znaczenie ma tu równie wielko próbki materiał Próbki mniejsze nasycaj si wod szybciej, przy czym nie powinno to mie wpł na wynik ko cowy oznaczenia, ale raczej na czas trwania badania. ywu Czasem dla unikni cia bł dów wynikaj cych z ró nych kształ próbek chł tów onno wody okre la si 2). jako stosunek masy pochł tej wody (mg) do powierzchni próbki (cm oni Oznaczanie chł onno ci wody Wybór metody oznaczenia chł onno ci uzale nia si od wł ciwo ci danego tworzywa, a przede a wszystkim od jego odporno ci cieplnej i obecno ci skł adników rozpuszczalnych w wodzie. Aby stwierdzi czy próbka tworzywa zawiera takie skł adniki, nale y podda j dwukrotnemu suszeniu i wa eniu: przed i po k pieli wodnej. Ubytek masy próbki w stosunku do masy pierwotnej jednoznacznie wskazuje na obecno substancji wymywalnych. Oznaczanie chł onno ci wody
2
i
i e
q
Ape
i q
q p
e e
g Hf s
Rodzaj tworzywa poliamid pianka poliuretanowa beton
Zaw. wilgoci [%] 5 5 5
G sto
[g/cm3] 1,1 pozorna: 0,03 pozorna: 2,4
Zaw. wody w 1 cm3 0,05 g 0,0015 g 0,12 g
pAe q p
h
e
h
i
i h
i
e
h
h
t
i
e
h
q
e
i
Ape
Ape
e
e
Ape
i
i
q
p
r
h
q
Ape
i
e
e
q
i
g Hf
Ape i
gdzie: dp – g sto
pozorna [g/cm3]
q
Ape i p i
Aby okre li poziom wilgoci dla tworzyw porowatych nale y uwzgl dni g sto tworzywa (wilgotno obj to ciowa):
pozorn danego (2.2)
Ape
Ape e
e
Ape i e e q q f e i p Ape h e Ape i e i h Hf g d Y X c R U T a U a !0¢b(!%&%$` Y!U¨¦¤¢I XR W V T SRQ P h e i Ape Ape
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
pe Ape
p
e i q h
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Do oznaczania chł onno ci tworzyw stosowane s nast puj ce metody oznacze : • oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie; • oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie; • oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie; • oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie.
3. Metody
3.1. Metoda oznaczenia chł onno ci we wrz cej wodzie
3.1.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onno ci tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawieraj cych takie substancje [5]. 3.1.2. Opis metody Oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwa eniu. Próbk umieszcza si kolejno: w naczyniu ze wrz c wod destylowan a nast pnie w ywie okre lonego czasu próbk wyjmuje si , osusza naczyniu z wod o temperaturze pokojowej. Po upł i dokonuje kolejnego wa enia. Wynik stanowi ró nica mas ( wzór 3.1).
m2 − m1 100 , % wag (3.1) m1 gdzie: m1- masa próbki po wysuszeniu, m2- masa próbki po termostatowaniu w wodzie. Oznaczenie chł onno ci we wrz cej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym e po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. Chł onno wylicza si ze wzoru 3.2:
X = m2 − m1 , g
lub
X =
m 2 − m3 100 , % wag (3.2) m1 gdzie: m1- masa próbki po wysuszeniu, m2- masa próbki po termostatowaniu w wodzie, m3- masa próbki po drugim suszeniu. Do oznaczania nasi kliwo ci w wodzie wrz cej stosuje si tworzywa o do du ej odporno ci cieplnej. Dla polimerów, które w podwy szonej temperaturze mi kn i mog ulec deformacji stosuje si inne metody.
X = m2 − m3 , g lub X = 3.1.3. Przyrz d pomiarowy Przyrz dem pomiarowym wykorzystywanym w powy szej metodzie s : 1. waga laboratoryjna; 2. urz dzenie do ogrzewania zlewki z wod ; 3. suszarka .
Oznaczanie chł onno ci wody
3
A
x !0¢(!%&%$ !¨¦¤¢u x yxw v A
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3.1.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszy w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odzi . 2. Zwa y z dokł adno ci do 1 mg. 3. Próbk umie ci w naczyniu z wrz c wod destylowan i termostatowa 30 minut. 4. Nast pnie próbk umie ci w naczyniu z wod o temperaturze pokojowej na kolejne 15 minut. 5. Po upł ywie tego czasu próbk wyj , osuszy i zwa y . 6. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawieraj cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nale y po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. 7. Wyliczy chł onno próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2)
3.2. Metoda oznaczenia chł onno ci w zimnej wodzie
3.2.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onno ci tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawieraj cych takie substancje. 3.2.2. Opis metody Oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwa eniu. Nast pnie próbki umieszczane s w naczyniu z wod destylowan na 24 godziny. Po upł ywie zadanego czasu próbki wyci ga si , osusza i znów wa y. Do oblicze wykorzystuje si wzór ( wzór 3.1). Oznaczenie chł onno ci w zimnej wodzie tworzyw zawieraj cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym, e po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. Chł onno wylicza si ze wzoru 3.2: 3.2.3. Przyrz d pomiarowy Przyrz dem pomiarowym wykorzystywanym w powy szej metodzie s : 1. waga laboratoryjna; 2. suszarka . 3.2.4. Wykonanie pomiaru odzi . 1. Tworzywo wysuszy w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł 2. Zwa y z dokł adno ci do 1 mg. 3. Próbk umie ci w naczyniu z zimn wod destylowan (o temperaturze 23°C ±2°C)i termostatowa 24 godziny. 4. Po upł ywie tego czasu próbk wyj , osuszy i zwa y . 5. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawieraj cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nale y po zwa eniu nasi kni tej próbki dokonuje si ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza mas próbki. onno próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2). 6. Wyliczy chł
4. Opracowanie wyników
Po wykonaniu wiczenia student zobowi zany jest do opracowania sprawozdania z jego przebiegu. Sprawozdanie powinno zawiera : 1. opis stosowanej metody; 2. warto ci wyznaczonej chł onno ci wraz z obliczeniami dla danej metody; Oznaczanie chł onno ci wody
v
w
Aut x x x w v v w uv u Cuw x w u t x u w w ww u t w t u u s n m r g j i p j p !0¢q(!%&%$o n!j¨¦¤¢d mg l k i hgf e u w x x w w w w w uv v t w z w x x x u w w x w v Cuw x w v Aut w y t w u x w w t u t t Aut x u t u v t u
x w
v
u u
x x uv x uv w t {
v
x
4
3. peł informacj dotycz c badanego tworzywa. n
5. Literatura
1. Broniewski T., Kapko J., Pł aczek W., Thomalla J., „Metody bada i ocena wł ciwo ci tworzyw a sztucznych” WNT, Warszawa, 2000 2. Poradnik „Tworzywa Sztuczne” WNT, Warszawa, 2000 3. Zabrzewski B. Tw. sztuczne i chemia nr 4(5) lipiec, sierpie 2002 4. Tw. sztuczne i chemia nr 9(10) maj, czerwiec 2003 5. PN-ISO 8361-1:1994
Oznaczanie chł onno ci wody
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢| ~ }
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
5
