Метод свободно колеблющегося торзионного маятника

Устройство напоминает вращающийся часовой маятник; окра­шенный образец (обычно в виде узкой полоски) образует под­веску, на которую навешивается груз. Грузу придается легкое горизонтальное вращение, и он колеблется взад-вперед, вращая испытываемый образец вокруг вертикальной оси также в обоих направлениях. Рассеивание энергии в образце и подвеске при­водит к уменьшению амплитуды вращений, и, таким образом, масса груза (точнее момент инерции маятника) и эластичность образца (или подвески) определяют частоту колебаний. Измеряя частоту и амплитуду затухания колебаний, можно найти эластич­ность при воздействии усилия сдвига и уменьшение модуля (G’ и G").

Рис. 13.4. Схема перевернутого торзионного маятника:

/ — гиря, 2 — шкив;3 — противовес; 4— образец; 5 — опорная — плита; 6 — зажим

6

Метод свободно колеблющегося торзионного маятника

Хрупкость или пластичность многих образцов, например сво­бодных пленок, затрудняет использование одного этого измере­ния в достаточном широком температурном диапазоне, т. к. растя­жение пленки под грузом может влиять на результаты. Сущест­вуют два решения этой проблемы: или маятник переворачивается и вес гирь уравновешивается, чтобы минимизировать силу растя­жения, приложенную к образцу (показано схематически на рее, 13.4), или покрытие наносится на металлическую фольгу (или стеклоткань), которая образует подвеску простого маятни­кового устройства и выдерживает вес гири. Если использована металлическая фольга, то для определения модуля покрытия необходимо предварительно определить его для фольги. Однако для точного определения модулей серьезной проблемой является геометрический фактор, поскольку уравнение для модуля содер­жит разность кубов толщины покрытия с фольгой и собственно фольги [33]. Поскольку толщину часто бывает трудно определить достаточно точно и она может изменяться с температурой (в ре­зультате отверждения, потери растворителя и т. п.), это может привести к серьезным ошибкам. Менее очевидный недостаток за­ключается в том, что рабочая частота также изменяется с темпе­ратурой (из-за изменений эластичности покрытий, которые могут быть значительными даже в армированных пленках). Эти труд­ности могут быть преодолены, если использовать методы, рас­смотренные ниже.

Метод свободно колеблющегося торзионного маятника

2

Несмотря на эти недостатки, использование стеклонитей для армирования пленки весьма распространено, особенно для изуче­ния реакций отверждения. Этот метод получил название «тор — зионный анализ», причем имеется промышленное оборудование для его проведения [34, 35]. При неправильной геометрии нитей невозможно получить модуль покрытия, но для изучения реакций отверждения метод вполне удовлетворителен. Если производится постепенное изменение температуры, результаты могут зависеть от скорости ее изменения. Гораздо более серьезным, с нашей точки зрения, является вопрос о смачивании и адгезии (соответ­ственно жидких и твердых покрытий) к волокнам стеклоткани, что может влиять на результаты. Имеются работы, в которых показано, что существенные отклонения может внести склеивание волокон стеклоткани.

Updated: 01.12.2011 — 14:56