Испытания на плотность пастообразных материалов с помощью ротационного реометра

Введение

Испытания на плотность пастообразных материалов, таких как теплопроводящие пасты, расплавы полимеров, суспензии аккумуляторов и т.д., обычно довольно сложны. Их нельзя проводить обычным архимедовым методом, поскольку эти материалы могут поглощать воду при погружении или должны исследоваться при высоких температурах, как, например, расплавы полимеров. Тем не менее, для многих испытаний требуется значение плотности в качестве показателя для дальнейшего анализа. Например, плотность используется для расчета теплопроводности термопасты с помощью анализа лазерной вспышки (LFA); начальная плотность образца используется в качестве эталона для анализа теплового расширения в дилатометрии (DIL); и, конечно, плотность образца используется в реологических испытаниях, где она также необходима для выдавливания потока. Поэтому быстрый и точный метод измерения плотности очень важен. С помощью параллельной пластины ротационного реометра можно быстро и точно измерить значение плотности пастообразных материалов.

Условия измерения и подготовка образцов

Условия измерений подробно описаны в таблице 1. На рис. 1 показана термальная паста с очень высоким содержанием твердых частиц, представляющая собой нетекучее квазитвердое состояние. Для определения плотности этой пасты используется пластина большего диаметра, например, 60-миллиметровая пластина, показанная в данном примере. Кроме того, необходимо быстро отсоединить нижнюю пластину, поскольку нам нужно поместить нижнюю пластину на весы и взвесить образец.

Таблица 1: Условия измерения

Проведение измерений

После обнуления зазора, основанного на быстросъемной нижней пластине ротационного реометра NETZSCH Kinexus, нижняя пластина была снята и помещена на весы. Масса образца была взвешена (рис. 2). После этого нижняя пластина устанавливалась обратно в картридж. Устанавливалось определенное значение зазора. Этот зазор поддерживался для полного снятия внутреннего напряжения образца. Верхняя пластина поднималась вверх, так что на материале появлялся четкий круговой отпечаток. Благодаря поверхностному натяжению такого материала, как текучая паста, он может образовать стандартный круг после столь значительного сжатия. Затем с помощью штангенциркуля можно измерить диаметр кругового отпечатка, как показано на рисунке 3, а объем образца можно точно рассчитать по следующей формуле:

V = ^πr2h

V: объем [^мм3], r: радиус кругового отпечатка [мм]
h: зазор [мм]

Плотность также может быть получена как:

ρ = m/V

ρ: плотность [^г-мм-3], m: масса [г], V: объем [^мм3]

Результаты измерений

Масса термопасты составила 2,5 г, зазор при застывании - 0,5 мм, диаметр кругового отпечатка - 55,76 мм, а окончательная расчетная плотность - 2,048 г/см³ (см. таблицу 2).

Таблица 2: Результаты измерений

Заключение

Когда мы сталкиваемся с нетвердыми образцами, такими как пастообразные материалы, склонные к водопоглощению, или расплавы полимеров, требующие высоких температур для испытания, невозможно использовать метод Архимеда для определения плотности. Мы можем провести быстрое и точное определение плотности с помощью ротационного реометра с быстросъемной параллельной пластиной.