Тестове за плътност на пастообразни материали с помощта на ротационен реометър

Въведение

Тестовете за плътност на пастообразни материали, като например топлопроводящи пасти, полимерни разтопи, суспензии за акумулатори и т.н., обикновено са доста трудни. Те не могат да бъдат извършени чрез конвенционалния Архимедов метод, тъй като тези материали могат да абсорбират вода по време на потапяне или трябва да бъдат изследвани при високи температури, както е при полимерните стопилки. Въпреки това много изпитвания изискват стойността на плътността като индекс за по-нататъшни анализи. Примерите включват прилагане на плътността за изчисляване на топлопроводимостта на термопаста чрез лазерен светкавичен анализ (LFA); използване на първоначалната плътност на пробата като референтна стойност за анализ на топлинното разширение при дилатометрия (DIL); и, разбира се, прилагане на плътността на пробата при реологични изпитвания, където тя се изисква и за изстискване на потока. Затова е много важно да се използва бърз и точен метод за измерване на плътността. С помощта на паралелната плоча на ротационния реометър стойността на плътността на пастообразни материали може да се измери бързо и точно.

Условия за измерване и подготовка на пробите

Условията за измерване са описани подробно в таблица 1. На фигура 1 е показана термична смазка с много високо съдържание на твърдо вещество, която се отличава с нетечливо квазитвърдо състояние. За да се определи плътността на тази паста, се използва плоча с по-голям диаметър, като например 60-милиметровата плоча, показана в този пример. Освен това е необходимо бързо отделяне на долната плоча, тъй като трябва да поставим долната плоча върху везната и да претеглим пробата.

Таблица 1: Условия за измерване

Извършване на измерванията

След нулиране на разстоянието, базирано на бързо демонтиращата се долна плоча на ротационния реометър NETZSCH Kinexus, долната плоча беше отстранена и поставена върху везната. Масата на пробата се претегля (фигура 2). След това долната плоча се монтира обратно в касетата. Зададена е определена стойност на разстоянието. Тази междина се поддържа, за да се освободи напълно вътрешното напрежение в пробата. Горната плоча се повдигна нагоре, така че върху материала да се появи ясен кръгъл отпечатък. Поради повърхностното напрежение на този вид течен пастообразен материал, той може да образува стандартен кръг, след като е подложен на такова значително компресиране. След това можем да използваме шублер, за да измерим диаметъра на кръговия отпечатък, както е показано на фигура 3, и обемът на пробата може да бъде точно изчислен по следната формула:

V = ^πr2h

V: обем [^mm3], r: радиус на кръговия отпечатък [mm]
h: разстояние [mm]

Плътността също може да се получи по следния начин:

ρ = m/V

ρ: плътност [^g-mm-3], m: маса [g], V: обем [^mm3]

Резултати от измерването

Масата на термопастата е 2,5 g, разстоянието на установяване е 0,5 mm, диаметърът на кръговия отпечатък е 55,76 mm и накрая, крайната изчислена плътност е 2,048 g/cm³ (вж. таблица 2).

Таблица 2: Резултати от измерванията

Заключение

Когато се сблъскваме с нетвърди образци, като например пастообразни материали, склонни към абсорбиране на вода, или полимерни стопилки, изискващи високи температури на изпитване, не е възможно да се използва Архимедовият метод за изпитване на плътността. Можем да проведем бързо и точно изпитване на плътността, като използваме ротационен реометър с бързо отделяща се паралелна плоча.