Определение вязкости лакокрасочных материалов

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ»

Предназначено для студентов специальности 270102.65 Промышленное и гражданское строительство (Экологическая безопасность строительства) и направления бакалавриата 270100 «Строительство»

(профиль подготовки 270100.62 «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций» и профиль 270800.62 «Эксплуатация зданий и сооружений в северных климатических условиях»)

 

 

Подготовила доцент, к.х.н. Шинкарук А.А.

 

Архангельск -2012

Лабораторная работа № 1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В соответствии с ГОСТ 9070-75, ГОСТ 8420-74

Цель работы. Определение условной вязкости (времени истечения) лакокрасочных материалов (масел) и относящихся к ним продуктов - ньютоновских или приближающихся к ним жидкостей. За условную вязкость лакокрасочных материалов, обладающих свободной текучестью, принимают время непрерывного истечения в секундах определенного объема испытуемого материала через калиброванное сопло вискозиметра типа ВЗ-246.

Приборы и реактивы.

1. Вискозиметр ВЗ-246.

2. Образцы для измерения условной вязкости (лаки, краски или масла).

3. Термометр с ценой деления 0,5 ⁰С и с погрешностью измерений не более 0,2 ⁰С.

4. Приёмная ёмкость (V=200 мл).

5. Секундомер с ценой деления 0,5 с. и с погрешностью не более 0,2%.

6. Стеклянная пластина или скребок с прямыми краями.

7. Растворитель для очистки вискозиметра после использования.

 

Подготовка прибора к использованию.

1. Очистить резервуар и сопла растворителем по ГОСТ 3134-78 (уайт-спиритом) и протереть мягкой тканью.

2. Выдержать вискозиметр и ёмкость с испытываемой жидкостью 15-20 минут при температуре 20±0,5 ⁰С.

3. Для удаления образовывающегося после заливки испытуемой жидкости в резервуар мениска рекомендуется использовать плоскую стеклянную пластину или скребок с прямыми краями.

 

Использование прибора.

1. Закрепить вставку-сопло в резервуаре с использованием прижимной гайки.

2. Установить штатив прибора на стол с отрегулированным уровнем, со строго горизонтальной поверхностью.

3. Установить резервуар в штатив, предусмотрев установку приёмной ёмкости для вытекающей из резервуара жидкости.

Проведение измерений.

1) Закрывают выходное отверстие вставки-сопла резервуара пальцем для исключения вытекания жидкости из резервуара.

2) Медленно, во избежание образования пузырьков, наливают в резервуар до верхней кромки Л/К жидкость. Испытуемый материал наливают в вискозиметр с избытком, чтобы образовался выпуклый мениск над верхним краем вискозиметра.

3) Мениск удаляют стеклянной пластиной.

4) Устанавливают приёмный сосуд так, чтобы расстояние между выходным отверстием и приёмным сосудом было не менее 100 мм.

5) Открывают выходное отверстие вставки-сопла и, при начале истечения жидкости из отверстия резервуара вискозиметра, одновременно включают секундомер.

6) В момент первого прерывания струи останавливают секундомер и отсчитывают время.

7) Время истечения определяют с погрешностью не более 0,5 секунды.

8) Для вычисления средней оценки вязкости испытание проводят не менее 3 раз. Повторное измерение проводят сразу после окончания предыдущего (без очистки вискозиметра) путем заполнения новой порцией испытуемого материала.

9) За результат испытаний принимают среднее арифметическое величин результатов 3-5 измерений времени истечения в секундах.

10) После проведения испытаний вискозиметр тщательно промывают соответствующим растворителем и протирают мягкой тканью.

Результаты испытаний для каждого из образцов вносят в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты испытаний.

Порядковый номер	Время истечения, с	Среднее арифметическое,с

 

Обработка результатов

Кинематическая вязкость n, мм²/с, рассчитывается по формуле

n = Ct,

где С - калибровочная постоянная вискозиметра, мм²/с²;

t - среднее арифметическое значение времени истечения, с.

Динамическую вязкость h, МПа·с, рассчитывают на основании кинематической вязкости по формуле

h = nr 10^-3,

где r - плотность при той же температуре, при которой определялась кинематическая вязкость, кг/м³;

n - кинематическая вязкость, мм²/с.

Таблица 2 – Оптимальный диапазон времени истечения для разных диаметров сопла вискозиметра.

Тип вискозиметра	Диаметр сопла вискозиметра, мм	Оптимальный диапазон времени истечения, с
ВЗ-246		От 70 до 300
	» 20 » 200
	» 20 » 200

Примечание. Допускается измерять вискозиметром с диаметром сопла 4 мм время истечения от 12 до 200 с при разбавлении материала до рабочей вязкости.

 

Лабораторная работа № 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВДАВЛИВАНИЮ

ПО БУХГОЛЬЦУ

В соответствии с ИСО 2815

Цель работы. Испытание на твердость и прочность полимерных, порошковых и жидких лакокрасочных покрытий методом определения сопротивления вдавливанию по Бухгольцу по ИСО 2815.

Приборы и реактивы.

1. Твердомер константа ТБ.

 

Устройство прибора и технические характеристики.

Прибор состоит из прямоугольного параллелепипеда блока металла, который образует корпус прибора, который образует корпус прибора, индентора «Бухгольца» и двух острых выступающих опор.

Индентор представляет собой изготовленную из закалённой инструментальной стали фрезу с острыми кромками.

 

Порядок проведения измерений.

1. Покрытие, нанесенное на подложку, сушат и определяют толщину пленки по ИСО 2808.

2. Пластины для испытаний должны быть размером 150 100 мм, толщиной более 1 мм.

3. Пластину для испытаний помещают на плоскую горизонтальную поверхность слоем краски к прибору.

4. Прибор медленно опускают параллельно плоскости образца на покрытие так, чтобы сначала пришли в соприкосновение с образцом опоры, а затем уже индентор, не допуская при этом движений в горизонтальной плоскости.

5. По истечении 30 секунд прибор осторожно снимают с образца, так, чтобы прежде отрывался от исследуемого покрытия индентор, а затем опоры.

6. Для определения длины вдавливания источник света при измерении должен находиться под углом более 60⁰ относительно нормали к поверхности.

7. Не мешая источнику света, с помощью оптической лупы с увеличением 20^* и измерителем линейных размеров, с точностью 0,1 мм определяют длину вдавливания.

8. Измерения проводят в пяти различных частях образца и вычисляют среднее значение.

9. Сопротивление вдавливанию вычисляют по данным таблицы 6 или по уравнению

,

Где L – номинальное значение длины вдавливания в мм.

 

Таблица 6 – Зависимость между длиной вдавливания и сопротивлением вдавливанию

Длина вдавливания, мм	Сопротивление вдавливанию	Глубина вдавливания, мкм	Минимальная толщина покрытия, для которой справедливо измерение, мкм
0,8
0,85
0,9
0,95
1,0
1,05
1,1
1,15
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7

 

Лабораторная работа №5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИИ

 

Цель работы. Определение адгезии керамической плитки, штукатурки, защитных и облицовочных покрытий с основанием методом нормального отрыва стальных дисков (пластин) в соответствии с ГОСТ 28089, 28574 и др.

 

Область применения прибора - контроль прочности сцепления облицовочных и защитных покрытий с основанием на объектах строительства, предприятиях стройиндустрии, в мебельном, деревообрабатывающем и лакокрасочном производстве, при обследовании и реконструкции зданий и сооружений.

Отличительной особенностью прибора является электронный силоизмеритель, обеспечивающий индикацию текущего значения приложенной нагрузки с фиксацией максимального значения, а также индикацию скорости нагружения в процессе испытаний.
С целью повышения точности и удобства эксплуатации в приборе предусмотрена возможность выбора размеров приклеиваемых стальных дисков (пластин) с клавиатуры прибора, при этом обеспечивается автоматическое вычисление прочности сцепления по результатам нагружения (отрыва стального диска). Прибор оснащен энергонезависимой памятью для хранения результатов измерений. Индикация цифровая в кН и мПа.

Рисунок 5 – Общий вид прибора ПСО-МГ4

 

Для оценки прочности сцепления покрытия с основанием (адгезии) используется прибор ПСО-МГ4 (рисунок 5).

Прочность сцепления тестируется путем отрыва части покрытия определенной площади от металла. Усилие при отрыве фиксируется прибором. Вращение вручную маховика прибора или закручивание гайки ключом с трещеткой увеличивает натяжение. При отрыве матрицы результат теста отображается положением индикатора на шкале прибора.

Процесс измерения адгезии с использованием ПСО-10-МГ4 изображен на рисунке 6. Корпус прибора (1) прикладывается к поверхности (5), на которой имеется покрытие (4). На шток (2) предварительно наносится слой специального клея и плотно прижимается к исследуемой поверхности. После склеивания на шток прибора подается постоянно возрастающее усилие Р (рисунок), которое начинает отрывать часть покрытия от поверхности металла.

 

Рисунок 6 - Процесс измерения адгезии

 

Через некоторое время происходит отрыв части покрытия от металла, а сила Р при которой это произошло, фиксируется прибором. В случае, если адгезия больше, чем может зафиксировать прибор, или клей недостаточно прочный для данных условий замера, происходит отрыв штока от покрытия, и сила Р, при которой это произошло, также фиксируется прибором.

Величина прочности сцепления (адгезии) – это усилие отрыва, отнесенное к площади оторванной части покрытия. На дисплей прибора выводится значение адгезии в мПа.

 

Лабораторная работа № 9

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ЛИНОЛЕУМА

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОФИЛЬНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы. Определение степени гидрофильности и гидрофобности сыпучих строительных материалов.

Гидрофильность и гидрофобность – частный случай лиофильности и лиофобности – характеристики молекулярного взаимодействия веществ с различными жидкостями. Гидрофильность и гидрофобность можно оценить по растеканию капли воды на гладкой поверхности тела, т. е. по его смачиванию.

На гидрофильной поверхности капля растекается полностью, а на гидрофобной — частично, причём величина угла между поверхностями капли и твердого тела зависит от того, насколько данное тело гидрофобно.

Рисунок 7 – Примеры гидрофильной и гидрофобной поверхностей

Приборы и реактивы.

Образцы сыпучих и древесных строительных материалов (песок, сапонит, базальт, древесина).

Дистиллированная вода.

Этиловый спирт.

Установка KRUSS Easy Drop.

 

Для определения степени гидрофильности и гидрофобности веществ, исследуемых в данной работе, проведены эксперименты по определению краевого угла смачивания поверхностей базальта, сапонита и древесины (сосны) полярным и неполярным растворителями. В качестве полярного вещества выбрана вода, а в качестве слабополярного – 100% этиловый спирт, обезвоженный с помощью силикагеля.

Для определения краевого угла смачивания необходимо измерить высоту капли и диаметр ее основания. Решить данную экспериментальную задачу позволяет установка KRUSS Easy Drop [25]. Система EasyDrop (рисунок 29) была разработана для решения стандартных задач по измерению краевого угла и поверхностного межфазного натяжения, а также для расчета свободной энергии поверхности.

Система позволяет определить краевой угол смачивания поверхности в газовой или жидкой фазе; измерить поверхностное натяжение методом висячей капли; рассчитать свободную поверхностную энергию твердых материалов.

Рисунок 8 - Лабораторная установка для измерения краевого угла и межфазного поверхностного натяжения KRUSS Easy Drop

Для измерения краевого угла с помощью установки KRUSS Easy Drop каплю жидкости помещают на образец, расположенный на подъемном столике. С одной стороны капля подсвечивается, а на противоположной стороне расположена видеокамера, которая записывает изображение капли (рисунок 9).

Рисунок 9 - Изображение капли раствора этанола (50%) на поверхности стальной пластинки

Изображение капли передается на компьютер, оснащенный платой захвата изображения и выдающего изображение на монитор.

Значения краевых углов смачивания, а также косинусов этих углов и отношений косинусов заносят в таблицу 10.

Таблица 10 – Определение степени гидрофильности (гидрофобности) исследуемых поверхностей

Вещество	Угол смачивания	Косинус угла	Отношение косинусов
Вода θ1	Спирт θ2	Вода (cos θ1)	Спирт (cos θ2)	cos θ1/cos θ2
Базальт
Песок
Сапонит
Древесина

 

За величину гидрофильности принимается значение отношений cos θ₁/cos θ₂, полученных на исследуемых образцах при нанесении воды и спирта.

 

Лабораторная работа № 11

ОЦЕНКА ФОНОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ α-, β-, γ- ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы: Оценка фоновой концентрации α-, β-, γ- излучения в помещении университета на 4 этаже и в подвальном помещении, сравнение полученных результатов.

Выполнение работы:

Для измерения мощности дозы гамма-излучения необходимо:

- закрыть экраном рабочую поверхность детектора;

- включить прибор;

- установить режим работы «гамма»;

- расположить прибор на расстоянии не менее 1 м от поверхности пола;

- через 40 с определить значение мощности дозы N_γ, в микрозивертах в час

N_γ=

Для измерения плотности потока бета-частиц от поверхностей предметов необходимо:

-закрыть экраном рабочую поверхность детектора;

- установить режим работы «бета»;

- включить прибор;

- расположить прибор на расстоянии 3-5 мм от поверхности объекта измерения и через 40 с зарегистрировать измерение N_зγ,

N_зγ=

- снять экран с детектора и повторно расположить прибор в том же месте контроля на расстоянии 3-5 мм от поверхности объекта измерения;

- через 40 с провести измерение и определить среднее арифметическое значение суммарных показаний прибора N_о от бета и гамма излучений

N_о=

Определить плотность потока бета-частиц N_β от объекта измерения по формуле:

N_β =N_о –N_зγ

Для оценки плотности потока альфа-излучения необходимо:

- снять экран с детектора;

- установить режим работы «бета»;

- включить прибор;

- расположить прибор на расстоянии 3-5 мм от поверхности объекта измерения и через 40 с после этого зарегистрировать измерение от альфа-, бета- и гамма излучений N_с

N_с=

- разместить прибор на расстоянии 30-50 мм от поверхности объекта (обеспечив тем самым поглощение альфа-излучения слоем воздуха) и произвести измерение суммарных показаний прибора от бета- и гамма- излучений N_сл

N_сл=

Определить плотность потока альфа-частиц по формуле(К_α=10³):

N_пα=(N_с- N_сл)К_α =

 

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ»

Предназначено для студентов специальности 270102.65 Промышленное и гражданское строительство (Экологическая безопасность строительства) и направления бакалавриата 270100 «Строительство»

(профиль подготовки 270100.62 «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций» и профиль 270800.62 «Эксплуатация зданий и сооружений в северных климатических условиях»)

 

 

Подготовила доцент, к.х.н. Шинкарук А.А.

 

Архангельск -2012

Лабораторная работа № 1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ