physics-help.info
           
     
 

Введение

Контроль упругих и прочностных зарактеристик пластиков

Контроль содержания связующего в препрегах

Контроль содержания связующего в пластиках

Диагностика процессов формования пластиков

 
полимерные композиционные материалы
Контроль содержания связующего в пластиках

Одной из актуальных проблем в производстве полимерных композитов является контроль содержания связующего в готовых деталях. В настоящее время такой контроль осуществляется высокотрудоемкими разрушающими методами выжигания или химического вытравливания. Применение этих методов для угле- и органопластиков является некорректным из-за частичного разрушения наполнителя в процессе контроля, что обуславливает большой разброс результатов измерений, превышающий, как правило, в два-три раза технологический разброс.

Такой контроль может быть осуществлен неразрушающим рентгенометрическим методом, основанным на измерении степени ослабления рентгеновского излучения пластиком. Интенсивность ослабленного излучения связана с массой пластика законом ослабления излучения

(1)

где: Io - интенсивность исходного, излучения; - поверхностные массы соответственного наполнителя и связующего (матрицы); - массовые коэффициенты ослабления излучения для наполнителя и связующего, определяемые при заданном типе излучения только элементным химсоставом пластика и хорошо описываемые общей формулой

где: k - константа приблизительно одна и та же для всех веществ; - длина волны рентгеновского излучения; Zi, Аi, Мi - порядковый номер, атомная масса и массовая доля отдельных химических элементов, входящих в состав пластика

Проведенные нами экспериментальные исследования применимости выражения (1) установили возможность использования его с достаточной степенью точности для обширного класса пластиков во всем диапазоне измерения. В нижеприведенной таблице приведены результаты статистической взаимосвязи удельной поверхностной массы пластика, m, и массового коэффициента ослабления рентгеновского излучения, , приведенных к одному монослою, для различных типов угле- и органопластиков. Данные таблицы показывают возможность проведения технологического контроля массового процентного содержания связующего рентгенометрическим методом с погрешностью менее 2%

Для решения вышеназванной задачи нами была разработана установка ИСС 4001, предназначенная для экспрессного измерения содержания связующего в готовых угле- и органопластиках неразрушающим рентгенометрическим методом. Работа установки ИСС 4001, аналогично прибору ИСС 1003, основана на сравнении интенсивностей рентгеновских излучений, ослабленных соответственно пластиком и сухим наполнителем, находящимся в измерительном канале, с последующим вычислением искомого значения массового процентного содержания связующего по формуле

Здесь: I и Iн - интенсивности рентгеновских излучений, ослабленных соответственно пластиком, и сухим наполнителем; Io - интенсивность исходного излучения; А - настроечная константа, приближенное значение которой определяется выражение

 

где Z, А, М, - порядковый номер, атомная масса и массовая доля отдельных химических элементов, входящих в состав связующего, ( i ), и наполнителя ( j ).

Более точное значение настроечной константы определяется в ходе предварительной тарировки.

Рис. 1. Внешний вид установки ИСС 4001

Внешний вид установки ИСС 4001 изображен на рис. 1. Отличительной особенностью установки является наличие измерительного блока специальной конструкции, использующего монохроматическое рентгеновское излучение, получаемое с помощью кристалла-монохроматора, необходимое для расширения диапазона контролируемых толщин материала. Конструкция блока допускает измерение как на стандартных образцах, так и в деталях с максимальной шириной до 600 мм. При необходимости максимальные размеры могут быть увеличены за счет доработки конструкции блока. Как показало практическое использование установок, ошибка измерения процентного содержания связующего не превышает 1 - 2 % и обусловлена в основном технологическими разбросами поверхностной массы наполнителя и химического состава связующего в соответствии с вышеприведенной формулой для коэффициента А (2).

В настоящее время ведутся работы по разработке современного портативного компьютерного варианта вышеописанной установки ИСС 4002, где вместо микропроцессорного блока будет использоваться ноутбук