Testy gęstości materiałów o konsystencji pasty przy użyciu reometru rotacyjnego

Wprowadzenie

Badania gęstości materiałów o konsystencji pasty, takich jak pasty termoprzewodzące, stopione polimery, zawiesiny akumulatorów itp. są zwykle dość trudne. Nie można ich przeprowadzić za pomocą konwencjonalnej metody Archimedesa, ponieważ materiały te mogą wchłaniać wodę podczas zanurzania lub muszą być badane w wysokich temperaturach, jak w przypadku stopionych polimerów. Wiele testów wymaga jednak wartości gęstości jako wskaźnika do dalszych analiz. Przykłady obejmują zastosowanie gęstości do obliczenia przewodności cieplnej pasty termicznej za pomocą laserowej analizy błyskowej (LFA); wykorzystanie początkowej gęstości próbki jako odniesienia do analizy rozszerzalności cieplnej w dylatometrii (DIL); i oczywiście zastosowanie gęstości próbki w testach reologicznych, gdzie jest ona również wymagana do ściskania. Dlatego bardzo ważna jest szybka i dokładna metoda pomiaru gęstości. Dzięki zastosowaniu równoległej płyty reometru rotacyjnego można szybko i dokładnie zmierzyć wartość gęstości materiałów o konsystencji pasty.

Warunki pomiaru i przygotowanie próbki

Warunki pomiaru wyszczególniono w tabeli 1. Rysunek 1 przedstawia smar termiczny o bardzo wysokiej zawartości substancji stałych, wykazujący niepłynny stan quasi-stały. Aby określić gęstość tej pasty, należy użyć płytki o większej średnicy, takiej jak 60-milimetrowa płytka pokazana w tym przykładzie. Ponadto konieczne jest szybkie odłączenie dolnej płytki, ponieważ musimy umieścić dolną płytkę na wadze i zważyć próbkę.

Tabela 1: Warunki pomiaru

Przeprowadzanie pomiarów

Po wyzerowaniu szczeliny, w oparciu o szybko odłączaną dolną płytkę reometru rotacyjnego NETZSCH Kinexus, dolna płytka została usunięta i umieszczona na wadze. Masa próbki została zważona (rysunek 2). Następnie dolną płytkę zainstalowano z powrotem we wkładzie. Ustawiono określoną wartość szczeliny. Szczelina ta była utrzymywana w celu pełnego uwolnienia naprężeń wewnętrznych próbki. Górna płytka została podniesiona do góry, tak aby na materiale pojawił się wyraźny okrągły odcisk. Ze względu na NapięcieOdkształcenie opisuje deformację materiału, który jest obciążony mechanicznie przez siłę zewnętrzną lub naprężenie. Mieszanki gumowe wykazują właściwości pełzania, jeśli zastosowane zostanie obciążenie statyczne.napięcie powierzchniowe tego rodzaju płynnego materiału o konsystencji pasty, może on utworzyć standardowy okrąg po poddaniu go tak znacznemu ściskaniu. Następnie możemy użyć suwmiarki z noniuszem, aby zmierzyć średnicę okrągłego odcisku, jak pokazano na rysunku 3, a objętość próbki można dokładnie obliczyć za pomocą następującego wzoru:

V = ^πr2h

V: objętość [^mm3], r: promień okrągłego odcisku [mm]
h: szczelina [mm]

Gęstość można również uzyskać jako:

ρ = m/V

ρ: gęstość [^g-mm-3], m: masa [g], V: objętość [^mm3]

Wyniki pomiarów

Masa pasty termicznej wynosiła 2,5 g, szczelina wiązania 0,5 mm, średnica okrągłego odcisku 55,76 mm, a końcowa obliczona gęstość 2,048 g/cm³ (patrz tabela 2).

Tabela 2: Wyniki pomiarów

Wnioski

Gdy mamy do czynienia z próbkami niestałymi, takimi jak materiały o konsystencji pasty, które są podatne na absorpcję wody lub stopione polimery wymagające wysokich temperatur testowania, nie jest możliwe zastosowanie metody Archimedesa do badania gęstości. Możemy przeprowadzić szybkie i dokładne badanie gęstości za pomocą reometru rotacyjnego z szybko odłączaną płytką równoległą.