Пристрій для визначення характеристик змочування порошкових дисперсних матеріалів

Пристрій для визначення характеристик змочування дисперсних матеріалів, який містить ємність для рідини, в якій вертикально розміщена скляна пластинка для нанесення шару досліджуваного матеріалу, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить прилад для відеоспостереження за пластиною, а ємність споряджена кришкою для герметизації. (19) (21) u200913197 (22) 18.12.2009 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) САЛЬНИК ВАЛЕРІЙ ГРИГОРОВИЧ, СВІДЕРСЬКИЙ ВАЛЕНТИН АНАТОЛІЙОВИЧ, ТКАЧ НАТАЛІЯ ОЛЕКСІЇВНА, МИРОНЮК ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" 3 го вимірювання висоти капілярного підняття протягом перших 3-5 секунд з моменту початку змочування а також нерегульоване випаровування змочуючої рідини зі вже змоченої поверхні, що збільшує похибку. Технічною задачею даної корисної моделі є удосконалення існуючого пристрою з метою збільшення точності вимірювання шляхом забезпечення високої дискретності знімання даних та виключення фактору випаровування рідини з площини зразка. Поставлена задача вирішується тим що використовується пристрій який містить ємність для рідини, в якій вертикально розміщена скляна пластинка для нанесення шару досліджуваного матеріалу, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить прилад для відео спостереження за пластиною, а ємність споряджена кришкою для герметизації Корисна модель пояснюється Фіг., на якій зображено схему пристрою. Визначення характеристик змочування на цьому пристрої здійснюється наступним чином. Спочатку готують зразок дисперсного матеріалу на пласкому (наприклад, мікроскопічному) склі. Для цього одержують низько концентровану суспензію (від 0,5 до 3мас.%) матеріалу в придатній для цього рідині (наприклад, для гідрофільних матеріалів це вода). Потім різними способами (наприклад, зануренням пластинки до ємності з суспензією або за допомогою піпетки) наносять суспензію на поверхню скла. Видалення рідини проводять в таких умовах, які забезпечують достатню швидкість процесу, але при цьому не змінюють природу поверхні матеріалу. Висушену пластинку з шаром дисперсного матеріалу (3) вміщують до герметичної ємності з рідиною (2) та витримують там протягом 5-15 хвилин не приводячи в контакт з рідиною. Встановлюють відеокамеру (1) таким чином щоб пластинка знаходилася повністю в полі її зображення, після чого приводять пластинку в контакт з рідиною. Процес просочування знімають до 30сек, після чого пластинку дістають з ємності та просушують до наступного визначення. Залежність висоти капілярного підняття від часу одержують з відео зображення (наприклад, з використанням будь-яких програмних пакетів, що забезпечують розкладання зображення на кадри). 51188 4 Визначення здійснюють протягом перших 20 секунд з моменту контакту матеріалу з рідиною. Після визначення будують графічну залежність вигляду h2=f(t) де h - висота капілярного підняття (м), t - час за який рідина піднімається на висоту h (с). Із залежності визначають прямолінійну ділянку кривої, тангенс кута нахилу якої використовують як середнє значення відношення h2/t. Для визначення кута змочування дисперсних матеріалів використовують наступну схему вимірювання: спочатку за наведеною вище схемою визначають залежність висоти капілярного підняття для рідини, яка повністю змочує матеріал (наприклад, для дисперсних глинистих матеріалів це насичені вуглеводні: гексан, бензол і т.п.). При цьому приймається що кут змочування матеріалу цією рідиною близький до 0°, а його косинус відповідно дорівнює 1. Користуючись наведеним нижче рівнянням Уошбурна (1) визначають радіус між часткових капілярів дисперсного матеріалу: h2 ; (1) t де r - радіус капілярів, м; h - висота капілярного підняття, м; η - динамічна в'язкість змочуючої рідини, Па·с, σ - поверхневий натяг рідини Н/м; t час за який рідина піднімається на висоту h (с). Після цього здійснюють визначення кута змочування матеріалу тою рідиною, змочуючи властивості якої досліджуються. Визначають залежність висоти капілярного підняття від часу змочування. Одержані дані використовують для визначення кута змочування за формулою (2): 2 t ; (2) cos r h2 Якщо необхідним є визначення характеристик гідрофільності матеріалу, використовують співвідношення (3): cos в (3) cos нр де β - коефіцієнт гідрофільності матеріалу; cos в - косинус змочування поверхні матеріалу водою; cos нр - косинус змочування поверхні матеріалу неполярною рідиною. Використання даного пристрою дозволяє визначити такі характеристики змочування дисперсних матеріалів як кут змочування та гідрофільність поверхні з точністю ±3град. r 2 5 Комп’ютерна верстка О. Рябко 51188 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601