pobieranie: 04 Oznaczanie chłonności wody
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
Instytut In1 ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie chłonno3 ci wody
1. Cel wiczenia
Celem iw czenia jest oznaczenie chłonno2 ci wody przez próbk6 tworzywa jedna z metod przedstawionych w niniejszej instrukcji.
2. Okre7 lenie podstawowych zagadnie8
Wyroby z tworzyw sztucznych w swoich zastosowaniach cz6 sto eksponowane s9 w odowisku r naturalnym (na zewn9 trz), gdzie poddane zostaj9 działaniu ró@ norodnych czynników odowiskowych, r takich jak: wilgo5 , zjawiska atmosferyczne, agresywne gazy czy promieniowanie elektromagnetyczne. Obecno2 danych czynników mo@ e w istotny sposób wpływa5 na wła2 ciwo2 ci tworzywa i wyrobu. W niniejszym iw czeniu zajmiemy si6 wpływem wilgoci na materiały polimerowe. Gazy i ciecze w kontakcie z tworzywami sztucznymi mog9 wnika5 w gł9 b materiału i wi9 za5 si6 z polimerem za pomoc9 wi9 zaB chemicznych lub fizykochemicznych i mechanicznych, powoduj9 c zmniejszenie siły wi9 zaB mi6 dzycz9 steczkowych oraz zwi6 kszenie ruchliwo2 ci cz9 stek. W rezultacie mo@ e to prowadzi5 do spadku modułu spr6 ysto2 ci, wytrzymało2 ci, twardo2 ci, wła2 ciwo2 ci elektrycznych i fizycznych. Wszystko zale@ y od rodzaju polimeru i jego budowy: obecno2 ci grup funkcyjnych, polarno2 ci, itd. Zjawiska te mog9 by5 odwracalne pod warunkiem, e wilgo5 zostanie usuni6 ta w materiału. Jednak w przypadku cieczy zwi9 zanych chemicznie z polimerem (najtrudniejszych do usuni6 cia) proces suszenia nie jest skuteczny. Absorpcja wilgoci ma charakter dyfuzyjny, w którym nast6 puje przemieszczanie cz9 steczek wody z otoczenia (powietrza) do i przez element z tworzywa. StopieB dyfuzji lub przepuszczalno2 ci zale@ y od ilo2 ci wody w powietrzu i natury samego materiału. Pod wzgl6 dem skłonno2 ci do wchłaniania wody tworzywa sztuczne, jak i inne materiały, mo@ na podzieli5 na higroskopijne i niehigroskopijne. W przypadku tworzyw niehigroskopijnych wilgo5 przywiera tylko na powierzchni materiału (PS, PP), natomiast tworzywa higroskopijne absorbuj9 wilgo5 w gł9 b materiału (PMMA, ABS). Ilo2 wody jaka zostanie wchłoni6 ta przez tworzywo zale@ y od czasu trwania ekspozycji w odowisku naturalnym i r stopnia jego zawilgocenia (wilgotno2 ci wzgl6 dnej). Bowiem tworzywa higroskopijne, silnie powinowate do wody, absorbuj9 wilgo5 z powietrza lub uwalniaj9 j9 w bezpo2 redniej proporcji do otaczaj9 cej wilgotno2 ci wzgl6 dnej. D9 zatem do osi9 gni6 cia równowagi z otoczeniem [1-2]. Obecno2 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@ liwo2 na obecn9 w nich wilgo5 . W przypadku poliestrów termoplastycznych ju@ niewielkie ilo2 ci wody w granulacie powoduj9 proces hydrolizy, w wyniku którego nast6 puje degradacja łaB cuchów polimerowych. To prowadzi do obni@ enia wytrzymało2 ci wyrobu, powstawanie smug i p6 cherzy. W innych przypadkach nadmiar cieczy (wody) w tworzywie generuje par6 wodn9 , a ta w efekcie mo@ e powodowa5 powstanie defektów w gotowym wyrobie (b9 ble, skazy na powierzchni, puste przestrzenie, itd.). Dlatego tak wa@ na jest kontrola zawarto2 ci wody przed rozpocz6 ciem procesu przetwórczego [3-4]. Inny wpływ mo@ e mie5 zawarto2 wilgoci w gotowym materiale. Przykładem s9 tu poliamidy, które chłon9 wod6 lub wilgo5 z powietrza. Poliamid wysuszony jest kruchy o niskiej udarno2 ci i du@ ej wytrzymało2 ci na rozci9 ganie i zginanie. Wzrost zawarto2 ci wody w tworzywie powoduje wzrost udarno2 ci i elastyczno2 ci, obni@ a natomiast wytrzymało2 . Zatem daje to mo@ liwo2 sterowania wła2 ciwo2 ciami materiału w zale@ no2 ci od cech po@ danych. Nale@ y jednak pami6 ta5 , ez wchłanianiem wody zwi9 zane jest tak@ e powi6 kszanie obj6 to2 ci tworzywa, a wi6 c i wymiarów kształtki. Ze zjawiskiem zawarto2 ci wody w tworzywie sztucznym zwi9 zane s9 dwa poj6 cia: wilgotnoF i chłonnoF . Oznaczanie chłonno2 ci wody
GH
@
2
A5
A5
2
@
2
!0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥©## ¥ © §¥£ ¡ A5 E9 ¨ @ A5 A5 D9C@
A5
5
5
G H
A5
4
1
Instytut Ind ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Wilgotnof wyrah ana jest w procentach wagowych lub obji toe ciowych i okree la zawartoe wody w danym materiale. Wii kszoe tworzyw nie wykazuje skł onnoe ci do absorpcji wody, zatem ich wilgotnoe jest niewielka. Nie mniej jednak w przypadku tworzyw wrah liwych na obecnoe wilgoci, zwł aszcza tworzyw konstrukcyjnych, istotne jest, aby przed procesem przetwórczym poddap je suszeniu z zachowaniem specyficznych dla danego typu materiał parametrów. To pozwoli na uniknii cie strat materiał i u u otrzymanie wyrobu o wysokiej jakoe ci. Pomiar wilgotnof ci Najprostszq metodq pomiaru wilgotnoe ci tworzywa jest metoda wagowa. Polega ona na okree leniu ubytku masy próbki materiał przed i po suszeniu w okree lonej u temperaturze. Wynik oblicza sii ze wzoru (wilgotnoe 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 wilgotnoe ci i interpretacji danych liczbowych naleh y zawsze odnosip je do gi stoe ci danego tworzywa, bowiem inna bi dzie interpretacja wyników dla tworzyw litych, inna dla a porowatych. Ta sama wartoe wilgotnoe ci wagowej bi dzie w rzeczywistoe ci oznaczał innq iloe wody w 1 cm3 materiał (tabela 1). u
Tabela 1. Porównanie zawartor ci wilgoci dla tworzyw litych i porowatych
Chł onnof (nasiq kliwoe ) równieh wyrah a sii w procentach i jest definiowana jako stosunek masy wody pochł tej przez próbki do masy próbki w stanie suchym. W ten sposób oblicza sii onii nasiq kliwoe wagowq . Szybkoe pochł aniania wody przez tworzywa sztuczne jest stosunkowo niska. Istotne znaczenie ma tu równieh wielkoe próbki materiał Próbki mniejsze nasycajq sii wodq szybciej, przy u. czym nie powinno to miep wpł na wynik kot cowy oznaczenia, ale raczej na czas trwania badania. ywu tów onnoe wody okree la sii Czasem dla uniknii cia bł d ów wynikajq cych z róh nych kształ próbek chł 2). jako stosunek masy pochł tej wody (mg) do powierzchni próbki (cm onii Oznaczanie chł onnoe ci wody Wybór metody oznaczenia chł onnoe ci uzaleh nia sii od wł ciwoe ci danego tworzywa, a przede ae wszystkim od jego odpornoe ci cieplnej i obecnoe ci skł adników rozpuszczalnych w wodzie. Aby stwierdzip czy próbka tworzywa zawiera takie skł adniki, naleh y poddap jq dwukrotnemu suszeniu i wah eniu: przed i po kq pieli wodnej. Ubytek masy próbki w stosunku do masy pierwotnej jednoznacznie wskazuje na obecnoe substancji wymywalnych. Oznaczanie chł onnoe ci wody
Ap
g H
Rodzaj tworzywa poliamid pianka poliuretanowa beton
Zaw. wilgoci [%] 5 5 5
Gs stof
[g/cm3] 1,1 pozorna: 0,03 pozorna: 2,4
Zaw. wody w 1 cm3 0,05 g 0,0015 g 0,12 g
Ap
Ap
Ap
Ap
i
Ap
g H
Ap
gdzie: dp – gi stoe
pozorna [g/cm3]
Ap
Aby okree lip poziom wilgoci dla tworzyw porowatych naleh y uwzgli dnip gi stoe tworzywa (wilgotnoe obji toe ciowa):
pozornq danego (2.2)
Ap
Ap
YXc RUTaUa !0¢b(!%&%$` Y!U¨¦¤¢I XR W V T SRQ P Ap Ap Ap
Ap g H
Ap
Ap
2
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; onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w • oznaczenie chł 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
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
A
x !0¢(!%&%$ !¨¦¤¢u x yxw v
lub
X=
A
3
Instytut Ins ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3.1.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszyu w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odziu . 2. Zwav yu z dokł adnot ciw do 1 mg. 3. Próbkx umiet ciu w naczyniu z wrzw cw wodw destylowanw i termostatowau 30 minut. 4. Nastx pnie próbkx umiet ciu w naczyniu z wodw o temperaturze pokojowej na kolejne 15 minut. 5. Po upł ywie tego czasu próbkx wyjw , osuszyu i zwav yu . 6. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawierajw cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nalev y po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. 7. Wyliczyu chł onnot próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2)
3.2. Metoda oznaczenia chł onnoy ci w zimnej wodzie
3.2.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onnot ci tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawierajw cych takie substancje. 3.2.2. Opis metody Oznaczenie chł onnot ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwav eniu. Nastx pnie próbki umieszczane sw w naczyniu z wodw destylowanw na 24 godziny. Po upł ywie zadanego czasu próbki wyciw ga six , osusza i znów wav y. Do obliczez wykorzystuje six wzór ( wzór 3.1). Oznaczenie chł onnot ci w zimnej wodzie tworzyw zawierajw cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym, e po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. Chł onnot wylicza six ze wzoru 3.2: 3.2.3. Przyrz{ d pomiarowy Przyrzw dem pomiarowym wykorzystywanym w powyv szej metodzie sw : 1. waga laboratoryjna; 2. suszarka . 3.2.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszyu w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odziu . 2. Zwav yu z dokł adnot ciw do 1 mg. 3. Próbkx umiet ciu w naczyniu z zimnw wodw destylowanw (o temperaturze 23°C ±2°C)i termostatowau 24 godziny. 4. Po upł ywie tego czasu próbkx wyjw , osuszyu i zwav yu . 5. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawierajw cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nalev y po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. 6. Wyliczyu chł onnot próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2).
4. Opracowanie wyników
Po wykonaniu iw czenia student zobowiw zany jest do opracowania sprawozdania z jego przebiegu. Sprawozdanie powinno zawierau : 1. opis stosowanej metody; 2. wartot ci wyznaczonej chł onnot ci wraz z obliczeniami dla danej metody; Oznaczanie chł onnot ci wody
nmr gjipjp !0¢q(!%&%$o n!j¨¦¤¢d mg l k i hgf e Au Cu Cu Au Au u
v
4
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3. peł informacj dotycz c badanego tworzywa. n
5. Literatura
1. Broniewski T., Kapko J., Pł aczek W., Thomalla J., „Metody bada i ocena wł ciwo ci tworzyw a sztucznych” WNT, Warszawa, 2000 2. Poradnik „Tworzywa Sztuczne” WNT, Warszawa, 2000 3. Zabrzewski B. Tw. sztuczne i chemia nr 4(5) lipiec, sierpie 2002 4. Tw. sztuczne i chemia nr 9(10) maj, czerwiec 2003 5. PN-ISO 8361-1:1994
Oznaczanie chł onno ci wody
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢| ~ }
5
04 Oznaczanie chłonności wody
Instytut In1 ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie chłonno3 ci wody
1. Cel wiczenia
Celem iw czenia jest oznaczenie chłonno2 ci wody przez próbk6 tworzywa jedna z metod przedstawionych w niniejszej instrukcji.
2. Okre7 lenie podstawowych zagadnie8
Wyroby z tworzyw sztucznych w swoich zastosowaniach cz6 sto eksponowane s9 w odowisku r naturalnym (na zewn9 trz), gdzie poddane zostaj9 działaniu ró@ norodnych czynników odowiskowych, r takich jak: wilgo5 , zjawiska atmosferyczne, agresywne gazy czy promieniowanie elektromagnetyczne. Obecno2 danych czynników mo@ e w istotny sposób wpływa5 na wła2 ciwo2 ci tworzywa i wyrobu. W niniejszym iw czeniu zajmiemy si6 wpływem wilgoci na materiały polimerowe. Gazy i ciecze w kontakcie z tworzywami sztucznymi mog9 wnika5 w gł9 b materiału i wi9 za5 si6 z polimerem za pomoc9 wi9 zaB chemicznych lub fizykochemicznych i mechanicznych, powoduj9 c zmniejszenie siły wi9 zaB mi6 dzycz9 steczkowych oraz zwi6 kszenie ruchliwo2 ci cz9 stek. W rezultacie mo@ e to prowadzi5 do spadku modułu spr6 ysto2 ci, wytrzymało2 ci, twardo2 ci, wła2 ciwo2 ci elektrycznych i fizycznych. Wszystko zale@ y od rodzaju polimeru i jego budowy: obecno2 ci grup funkcyjnych, polarno2 ci, itd. Zjawiska te mog9 by5 odwracalne pod warunkiem, e wilgo5 zostanie usuni6 ta w materiału. Jednak w przypadku cieczy zwi9 zanych chemicznie z polimerem (najtrudniejszych do usuni6 cia) proces suszenia nie jest skuteczny. Absorpcja wilgoci ma charakter dyfuzyjny, w którym nast6 puje przemieszczanie cz9 steczek wody z otoczenia (powietrza) do i przez element z tworzywa. StopieB dyfuzji lub przepuszczalno2 ci zale@ y od ilo2 ci wody w powietrzu i natury samego materiału. Pod wzgl6 dem skłonno2 ci do wchłaniania wody tworzywa sztuczne, jak i inne materiały, mo@ na podzieli5 na higroskopijne i niehigroskopijne. W przypadku tworzyw niehigroskopijnych wilgo5 przywiera tylko na powierzchni materiału (PS, PP), natomiast tworzywa higroskopijne absorbuj9 wilgo5 w gł9 b materiału (PMMA, ABS). Ilo2 wody jaka zostanie wchłoni6 ta przez tworzywo zale@ y od czasu trwania ekspozycji w odowisku naturalnym i r stopnia jego zawilgocenia (wilgotno2 ci wzgl6 dnej). Bowiem tworzywa higroskopijne, silnie powinowate do wody, absorbuj9 wilgo5 z powietrza lub uwalniaj9 j9 w bezpo2 redniej proporcji do otaczaj9 cej wilgotno2 ci wzgl6 dnej. D9 zatem do osi9 gni6 cia równowagi z otoczeniem [1-2]. Obecno2 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@ liwo2 na obecn9 w nich wilgo5 . W przypadku poliestrów termoplastycznych ju@ niewielkie ilo2 ci wody w granulacie powoduj9 proces hydrolizy, w wyniku którego nast6 puje degradacja łaB cuchów polimerowych. To prowadzi do obni@ enia wytrzymało2 ci wyrobu, powstawanie smug i p6 cherzy. W innych przypadkach nadmiar cieczy (wody) w tworzywie generuje par6 wodn9 , a ta w efekcie mo@ e powodowa5 powstanie defektów w gotowym wyrobie (b9 ble, skazy na powierzchni, puste przestrzenie, itd.). Dlatego tak wa@ na jest kontrola zawarto2 ci wody przed rozpocz6 ciem procesu przetwórczego [3-4]. Inny wpływ mo@ e mie5 zawarto2 wilgoci w gotowym materiale. Przykładem s9 tu poliamidy, które chłon9 wod6 lub wilgo5 z powietrza. Poliamid wysuszony jest kruchy o niskiej udarno2 ci i du@ ej wytrzymało2 ci na rozci9 ganie i zginanie. Wzrost zawarto2 ci wody w tworzywie powoduje wzrost udarno2 ci i elastyczno2 ci, obni@ a natomiast wytrzymało2 . Zatem daje to mo@ liwo2 sterowania wła2 ciwo2 ciami materiału w zale@ no2 ci od cech po@ danych. Nale@ y jednak pami6 ta5 , ez wchłanianiem wody zwi9 zane jest tak@ e powi6 kszanie obj6 to2 ci tworzywa, a wi6 c i wymiarów kształtki. Ze zjawiskiem zawarto2 ci wody w tworzywie sztucznym zwi9 zane s9 dwa poj6 cia: wilgotnoF i chłonnoF . Oznaczanie chłonno2 ci wody
GH
@
2
A5
A5
2
@
2
!0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥©## ¥ © §¥£ ¡ A5 E9 ¨ @ A5 A5 D9C@
A5
5
5
G H
A5
4
1
Instytut Ind ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Wilgotnof wyrah ana jest w procentach wagowych lub obji toe ciowych i okree la zawartoe wody w danym materiale. Wii kszoe tworzyw nie wykazuje skł onnoe ci do absorpcji wody, zatem ich wilgotnoe jest niewielka. Nie mniej jednak w przypadku tworzyw wrah liwych na obecnoe wilgoci, zwł aszcza tworzyw konstrukcyjnych, istotne jest, aby przed procesem przetwórczym poddap je suszeniu z zachowaniem specyficznych dla danego typu materiał parametrów. To pozwoli na uniknii cie strat materiał i u u otrzymanie wyrobu o wysokiej jakoe ci. Pomiar wilgotnof ci Najprostszq metodq pomiaru wilgotnoe ci tworzywa jest metoda wagowa. Polega ona na okree leniu ubytku masy próbki materiał przed i po suszeniu w okree lonej u temperaturze. Wynik oblicza sii ze wzoru (wilgotnoe 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 wilgotnoe ci i interpretacji danych liczbowych naleh y zawsze odnosip je do gi stoe ci danego tworzywa, bowiem inna bi dzie interpretacja wyników dla tworzyw litych, inna dla a porowatych. Ta sama wartoe wilgotnoe ci wagowej bi dzie w rzeczywistoe ci oznaczał innq iloe wody w 1 cm3 materiał (tabela 1). u
Tabela 1. Porównanie zawartor ci wilgoci dla tworzyw litych i porowatych
Chł onnof (nasiq kliwoe ) równieh wyrah a sii w procentach i jest definiowana jako stosunek masy wody pochł tej przez próbki do masy próbki w stanie suchym. W ten sposób oblicza sii onii nasiq kliwoe wagowq . Szybkoe pochł aniania wody przez tworzywa sztuczne jest stosunkowo niska. Istotne znaczenie ma tu równieh wielkoe próbki materiał Próbki mniejsze nasycajq sii wodq szybciej, przy u. czym nie powinno to miep wpł na wynik kot cowy oznaczenia, ale raczej na czas trwania badania. ywu tów onnoe wody okree la sii Czasem dla uniknii cia bł d ów wynikajq cych z róh nych kształ próbek chł 2). jako stosunek masy pochł tej wody (mg) do powierzchni próbki (cm onii Oznaczanie chł onnoe ci wody Wybór metody oznaczenia chł onnoe ci uzaleh nia sii od wł ciwoe ci danego tworzywa, a przede ae wszystkim od jego odpornoe ci cieplnej i obecnoe ci skł adników rozpuszczalnych w wodzie. Aby stwierdzip czy próbka tworzywa zawiera takie skł adniki, naleh y poddap jq dwukrotnemu suszeniu i wah eniu: przed i po kq pieli wodnej. Ubytek masy próbki w stosunku do masy pierwotnej jednoznacznie wskazuje na obecnoe substancji wymywalnych. Oznaczanie chł onnoe ci wody
Ap
g H
Rodzaj tworzywa poliamid pianka poliuretanowa beton
Zaw. wilgoci [%] 5 5 5
Gs stof
[g/cm3] 1,1 pozorna: 0,03 pozorna: 2,4
Zaw. wody w 1 cm3 0,05 g 0,0015 g 0,12 g
Ap
Ap
Ap
Ap
i
Ap
g H
Ap
gdzie: dp – gi stoe
pozorna [g/cm3]
Ap
Aby okree lip poziom wilgoci dla tworzyw porowatych naleh y uwzgli dnip gi stoe tworzywa (wilgotnoe obji toe ciowa):
pozornq danego (2.2)
Ap
Ap
YXc RUTaUa !0¢b(!%&%$` Y!U¨¦¤¢I XR W V T SRQ P Ap Ap Ap
Ap g H
Ap
Ap
2
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; onno ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawieraj cych substancji rozpuszczalnych w • oznaczenie chł 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
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
A
x !0¢(!%&%$ !¨¦¤¢u x yxw v
lub
X=
A
3
Instytut Ins ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3.1.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszyu w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odziu . 2. Zwav yu z dokł adnot ciw do 1 mg. 3. Próbkx umiet ciu w naczyniu z wrzw cw wodw destylowanw i termostatowau 30 minut. 4. Nastx pnie próbkx umiet ciu w naczyniu z wodw o temperaturze pokojowej na kolejne 15 minut. 5. Po upł ywie tego czasu próbkx wyjw , osuszyu i zwav yu . 6. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawierajw cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nalev y po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. 7. Wyliczyu chł onnot próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2)
3.2. Metoda oznaczenia chł onnoy ci w zimnej wodzie
3.2.1. Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do oznaczania chł onnot ci tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie jak i zawierajw cych takie substancje. 3.2.2. Opis metody Oznaczenie chł onnot ci w zimnej wodzie tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie polega na wysuszeniu tworzywa przez 24 godziny, po czym ochł odzeniu i zwav eniu. Nastx pnie próbki umieszczane sw w naczyniu z wodw destylowanw na 24 godziny. Po upł ywie zadanego czasu próbki wyciw ga six , osusza i znów wav y. Do obliczez wykorzystuje six wzór ( wzór 3.1). Oznaczenie chł onnot ci w zimnej wodzie tworzyw zawierajw cych substancje rozpuszczalne w wodzie przebiega analogicznie jak dla tworzyw nie zawierajw cych substancji rozpuszczalnych w wodzie, z tym, e po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. Chł onnot wylicza six ze wzoru 3.2: 3.2.3. Przyrz{ d pomiarowy Przyrzw dem pomiarowym wykorzystywanym w powyv szej metodzie sw : 1. waga laboratoryjna; 2. suszarka . 3.2.4. Wykonanie pomiaru 1. Tworzywo wysuszyu w temperaturze 50 ± 30C przez 24 godziny i ochł odziu . 2. Zwav yu z dokł adnot ciw do 1 mg. 3. Próbkx umiet ciu w naczyniu z zimnw wodw destylowanw (o temperaturze 23°C ±2°C)i termostatowau 24 godziny. 4. Po upł ywie tego czasu próbkx wyjw , osuszyu i zwav yu . 5. W przypadku gdy mamy do czynienia z tworzywami zawierajw cymi substancje rozpuszczalne w wodzie nalev y po zwav eniu nasiw knix tej próbki dokonuje six ponownego suszenia w tych samych warunkach i ponownie oznacza masx próbki. 6. Wyliczyu chł onnot próbki z odpowiednich wzorów (3.1 lub 3.2).
4. Opracowanie wyników
Po wykonaniu iw czenia student zobowiw zany jest do opracowania sprawozdania z jego przebiegu. Sprawozdanie powinno zawierau : 1. opis stosowanej metody; 2. wartot ci wyznaczonej chł onnot ci wraz z obliczeniami dla danej metody; Oznaczanie chł onnot ci wody
nmr gjipjp !0¢q(!%&%$o n!j¨¦¤¢d mg l k i hgf e Au Cu Cu Au Au u
v
4
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 3. peł informacj dotycz c badanego tworzywa. n
5. Literatura
1. Broniewski T., Kapko J., Pł aczek W., Thomalla J., „Metody bada i ocena wł ciwo ci tworzyw a sztucznych” WNT, Warszawa, 2000 2. Poradnik „Tworzywa Sztuczne” WNT, Warszawa, 2000 3. Zabrzewski B. Tw. sztuczne i chemia nr 4(5) lipiec, sierpie 2002 4. Tw. sztuczne i chemia nr 9(10) maj, czerwiec 2003 5. PN-ISO 8361-1:1994
Oznaczanie chł onno ci wody
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢| ~ }
5
