Ćwiczenie nr 5
BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH KSZTAŁTEK
POLIMERÓW
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie twardości badanych kształtek metodą Brinella oraz określenie wpływu plastyfikatora na twardość badanych kształtek.
Cele kształcenia (w odniesieniu do modułu):
Student po wykonaniu ćwiczenia:
ma wiedzę z zakresu podstawowych pojęć technologii chemicznej.
umie samodzielnie przeprowadzić analizę przy użyciu twardościomierza Brinella; zna pojęcia: stan fizyczny polimeru, polimery krystaliczne, metody formowania
tworzyw (nanoszenie, formowanie bezciśnieniowe, laminowanie, wytłaczanie, prasowanie, wtryskiwanie, walcowanie, kalandrowanie), napełniacze, stabilizatory; zna metody plastyfikacji tworzyw;
zna plastyfikatory i ich podział ze względu na budowę;
zna metody oznaczania właściwości fizycznych, chemicznych, mechanicznych, termicznych i elektrycznych tworzyw sztucznych;
wie na czym polega oznaczanie właściwości metodami: TG, DTG, DTA.
Odczynniki i sprzęt laboratoryjny, stosowana aparatura pomiarowa: Odczynniki: stearynian magnezu, PCV, ftalan dibutylu.
Sprzęt laboratoryjny: matryca do przygotowania kształtek, papier ścierny, łyżeczka/bagietka,
palnik gazowy, trójnóg, siatka, kombinerki (2 szt.), termometr, moździerz,
Aparatura pomiarowa: prasa hydrauliczna, twardościomierz Brinella. Karty charakterystyki:
Karty charakterystyki używanych odczynników znajdują się w sali C1/01 w miejscu wskazanym przez prowadzącego zajęcia na pierwszych ćwiczeniach.
Opis wykonania doświadczenia:
I. Przygotowanie kształtek z poli(chlorku winylu).
2. W moździerzu utrzeć PCV ze wskazaną ilością ftalanu dibutylu (5, 10 i 15% wagowych).
Przyjąć masę pastylki równą 5g. (Gęstość ftalanu dibutylu wynosi 1.05g/cm3).
3. Uzyskaną mieszaninę przenieść do matrycy i równo rozłożyć.
4. Matrycę złożyć, umieścić w prasie hydraulicznej i wstępnie sprasować stosując ciśnienie 100 atm.
5. Po sprasowaniu matrycę przenieść nad palnik gazowy i ogrzewać bardzo powoli
(minimalny płomień) do temperatury 90oC.
6. Gorącą matrycę przenieść na prasę i sprasować stosując ciśnienie 100 atm. 7. Pozostawić pod obciążeniem do ochłodzenia (nie odkręcać śruby).
8. Wyjąć pastylkę.
9. Oznaczyć twardość metodą Brinella. Prasowanie.
1. Umieścić matrycę na stoliku prasy.
2. Dokręcić matrycę ręcznie śrubą dociskającą. 3. Zakręcić zawór oleju.
4. Uruchomić prasę, nacisk regulować dźwignią, aż do uzyskania ciśnienia 100 atm. 5. Zwolnić dźwignię. Wyłączyć silnik prasy i odkręcić zawór oleju.
6. Odkręcić śrubę dociskającą. 7. Wyjąć matrycę z pastylką. Wyciąganie kształtki z matrycy.
1. Umieścić matrycę na klockach na stoliku prasy.
2. Za pomocą śruby dociskającej zacisnąć kołek pomiędzy matrycą a śrubą dociskającą. 3. Kręcąc śrubą ręcznie doprowadzić do wypchnięcia pastylki.
Wyznaczanie twardości. 1. Włączyć aparat.
2. Wcisnąć obciążenie z boku aparatu: 10kG. 3. Położyć kształtkę na stoliku.
4. Dokręcać stolik tak długo, aż szczęki dotkną powierzchni kształtki, co zasygnalizuje zgaśnięcie żarówki.
5. Przesunąć dużą dźwignię maksymalnie do dołu.
6. Odciągnąć małą dźwignię i trzymając ją powoli puszczać dużą, a następnie małą.
7. Włączyć stoper i po minucie odczytać głębokość odcisku. Odczyt wyniku rozpocząć od najmniejszej skali.
8. Odciągnąć małą dźwignię.
Literatura:
1. Kalińska D., Płochocka K., Zmiękczacze tworzyw sztucznych, PWNT Warszawa 1965.
2. Praca zbiorowa pod red. W.W. Korszaka, Technologia tworzyw sztucznych, WNT, tłum. z rosyjskiego, Warszawa 1981.
3. Praca zbiorowa pod red. Z. Florjanczyka i ST. Penczka, Chemia polimerów t. I, II, III, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
4. Jan F. Rabek, Współczesna wiedza o polimerach, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
Instrukcja do sporządzenia sprawozdania:
Wzór sprawozdania:
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5:
Badanie właściwości mechanicznych kształtek polimerów
Imię nazwisko ... data ... .
Nr grupy, kierunek, rok studiów ...
1.Obliczenie twardości badanych kształtek.
Tabela 1. Dane kształtek otrzymanych z poli(chlorku winylu).
% wagowy Dodana ilość ftalanu dibutylu Odczytana głębokość
odcisku h* [mm]
Pastylka I 5 %
Pastylka II 10 %
Pastylka III 15 %
*Odczyt z aparatu Brinella
Obliczyć twardość według metody Brinella korzystając ze wzoru:
H
K=F/
∙d∙h [HB]
gdzie: F- siła obciążająca; d- średnica kulki 5 mm; h- głębokość odcisku kulki odczytana z aparatu Brinella.
Obciążenie podane w kG przeliczyć na jednostkę siły (N) korzystając ze wzoru F=ma
(m=10kG, a=9.81m/s2)
F = ……….
a) Twardość pastylki I: ……….. [HB] b) Twardość pastylki II: ……….. [HB] c) Twardość pastylki III:……….. [HB]
