آزمایشگاه خواص فیزیکی و الکتریکی

 مسئول آزمایشگاه:  آرزو نوري
شماره تماس : 48662152-021
ایمیل:  A.Nouri@ippi.ac.ir - physical.lab@ippi.ac.ir

آزمایشگاه خواص فيزيكي و الكتريكي

اندازه گیری دانسیته جامدات، اندازه گیری توزیع اندازه ذرات در امولسیون و لاتکسها، اندازه گیری وزن مولکولی پلیمرها،  استحکام ضربه ای و مقاومت پارگی پلیمرها، میزان نفوذ پذیری فیلم های پلاستیکی در برابر گازاكسيژن، اندازه گيري پتانسيل زتا، اندازه گيري مقاومت پارگي فيلم ها، تعيين دانسيته به روش ارشميدس و اندازه گيري كشش سطحي و اصطكاك و كدورت فيلم ها نيز در این آزمایشگاه امکانپذیر می باشد. همچنین خواص الکتریکی پلیمرها از جمله هدایت و مقاومت ویژه سطح و حجم، پتانسیل زتا، ولتاژ شکست، استحکام دی الکتریک و ضریب اتلاف با تجهیزات موجود در این آزمایشگاه قابل اندازه گیری است.

دستگاه های این آزمایشگاه به شرح زیر می باشد:

1-دستگاه اندازه گيري نفوذپذيري گازاكسيژن درفيلم پلاستيك

2-دستگاه اندازه‌گيري پتانسيل زتا (EKA)

3-دستگاه اندازه گیری انرژی پارگی فیلم های پلاستیکی (مقاومت پارگی)

4-دستگاه مقاومت در برابر ايجاد ترك در اثر تنش محيطي

5- دستگاه تست مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی

6- دستگاه اندازه گیری ثابت دي الكتريك و فاکتور اتلاف

7- دستگاه تعیین ثابت دی الکتریکی و ولتاژ شکست

8- دستگاه اندازه‌گيري استحكام ضربه‌اي فيلم‌هاي پلاستيكي بوسيله پرتابه

9-دستگاه اصطكاك (COF)

10- دستگاه  کدورت سنج (Opacity)

11-دستگاه اندازه گیری کشش بین سطحی و زاویه تماس در دما و فشار محیط

12 - دستگاه تعیین دانسیته به روش ارشميدس

13-دستگاه اندازه گيري نفوذپذيري گازاكسيژن درفيلم پلاستيك

دستگاه اندازه گيري نفوذپذيري گازاكسيژن درفيلم پلاستيك

 Determinig Gas Permeability Characteristics of Plastic film and sheeting

اين دستگاه براي اندازه گيري تعيين ميزان عبور گاز خشك از يك فيلم پلاستيكي يا كاغذي روكش شده با مواد پلاستيكي بكار مي‌رود.

دستگاه مجهز به يك پمپ خلاء بوده و دستگاه قادر است ميزان نفوذپذيري گاز نمونه را در محدوده     cm³/m²dbar1/0-cm³/m²dbar   30000  اندازه‌گيري نمايد. گازهاي مورد اندازه‌گيري نيز بايد خشك باشند. محدوده دمايي  C 25⁰ نمونه‌ها بايد عاري از گرد و خاك و گريس باشند. بهتر است ضخامت نمونه‌ها قبل از انجام آزمايش اندازه‌گيري شده و در منوي مربوطه وارد شوند. نمونه‌ها به صورت فيلم قابل اندازه‌گيري هستند.

شرايط نمونه : حدا قل طول 13×13 سانتيمتر و قطر 100 ميكرون

نمونه ها عاري از چين خوردگي و تا شدگي و سوراخ شدگي باشد.

آماده سازي نمونه و بررسي مناسب بودن نمونه‌هاي ارسالي از سوي مشتريان انجام مي شود و ضخامت نمونه گزارش شود.

ميزان گاز عبوري : ميزان گاز عبوري از واحد سطح فيلم در واحد زمان در شرايط تست .

شرايط تست شامل دما و فشار جزئي در دو طرف فيلم است و واحد آن(mol/m².s ) ميباشد .

قابلیت نفوذ   : نسبت گاز عبوري به اختلاف فشارجزئي گاز در دو طرف فيلم  واحد آنs.pa  mol/m²ميباشد .

قابلیت نفوذپذيري:  نسبت Permeance به ضخامت فيلم را نفوذپذيري تعريف مي كنند كه براي فيلمهاي هموژن قابل اندازه گيري مي باشد . واحد آن (   mol/(m.s.paاست .  ماکزیمم رطوبت= 5 ± 45    

اين دستگاه براي نمونه هاي كوچك طراحي نشده است لذا براي سنجش مقدار عبور گاز در نمونه هاي كوچكتر ابزاري طراحي شده كه بوسيله آن بتوانيم نمونه هاي كوچك را به نمونه هاي بزرگ و استاندارد دستگاه تبديل كنيم به اين منظور با وسايل جانبي نمونه آماده سازي مي شود و تغييراتي در نرم افزار ايجاد شده و امكان بهره برداري از دستگاه براي تمونه هاي كوچكتر 3 سانت و 5 سانت امكان پذير شده است.

دستگاه اندازه‌گيري پتانسيل زتا (EKA)

در بررسي خواص سطحي پليمرها مطالعه در مورد خواص الكتريكي سطحي آن بسيار حائز اهميت مي‌باشد دانستن اينكه جهت‌گيري بار الكتريكي و خواص الكتريكي سطح پليمر در به هنگام تماس با محلولهاي الكتروليت مختلف و يا تغيير غلظت و pH چه تغييرات جزئي يا اساسي مي‌كند بسيار لازم و حياتي مي‌نمايد. اين بررسي‌ها در مباحث و مطالعات زيست شناختي پليمرها كاربرد فراواني دارند.

دستگاه اندازه گيري مقاومت پارگي( Elmendrof Tear Tester)

اين دستگاه داراي  پاندول با ظرفيت انرژي  1600 gf و3200 gf 

شابلون به منظور بريدن نمونه ها به ابعاد مشخص نمونه ها به صورت فيلم با  شابلون خاص كه در آزمايشگاه موجود مي باشد با ابعاد تقريباً  10×10 سانتيمتر بريده مي شود و از هر نمونه مطابق دستور کار، 5 عدد نمونه و مطابق ASTM، 10 نمونه بريده و تست انجام مي گردد.

مقاومت در برابر ايجاد ترك در اثر تنش محيطي( Enviromental stress-cracking resistance)

اين دستگاه مطابق استاندارد ASTM D 1693 براي شرايط آزمايشي C,B,A طراحي شده است.

مقاومت سطح و حجم

هدايت الكتريكي يك پليمر به وجود يونهاي آزاد كه به طور شيميايي با ماكرومولكولها ارتباط نداشته باشند بستگي دارد و خود زنجيرمولكولي در انتقال بار الكتريكي شركت نخواهد كرد. اين ناخالصيها به عنوان منابع يونها عمل مي‌كنند. دردماي بالاتر از تبديل شيشه‌اي (Tg) تحرك ‌پذيري يوني در نتيجه تحرك ‌پذيري قابل ملاحظه واحدهاي زنجير افزايش مي‌يابد ودر نتيجه هدايت نيز زياد مي‌شود. مقاومت الكتريكي نيز رابطه معكوس با هدايت آن دارد.

نمونه بايد به صورت صفحه صاف (سطوح صاف) و با ابعاد حداقل cm10 و ضخامت حداقل mm1 و حداكثر mm2/3 باشد و اپتيمم ضخامت نمونه mm2 باشد.

 دستگاه اندازه گیری ثابت دي الكتريك

استفاده از پليمرها به عنوان دي‌الكتريك در مهندسي داراي اهميت زيادي است. يكي از ويژگيهاي مهم پليمرها حركت مستقل بخشهايي از زنجير است كه مركب از تعداد زيادي واحدهاي مونومر مي‌باشد. اگر يك پليمر داراي گروههاي قطبي در يك ميدان الكتريكي قرار گيرد، جهت‌گيري قطعات آن و واحدهاي سينتيكي كوچكتر در نسبتهاي معيني از زمان آسايش به فركانس ميدان مشاهده خواهد شد و اين رويداد، سبب افزايش ثابت دي‌الكتريك و اتلاف دماي دي‌الكتريكي به مقادير معيني مي‌گردد. ثابت دي‌الكتريك ميزان انرژي الكتريكي ذخيره شده در جسم دي‌الكتريك است هنگامي كه تحت اثر يك ميدان الكتريكي خارجي قرار مي‌گيرد و اتلاف دي‌الكتريك ميزان انرژي الكتريكي است كه در يك دي‌الكتريك به صورت انرژي گرمايي غير قابل بازيابي تلف مي‌شود.

دماي محيط، برق شهري با فركانس 50 الي 60 هرتز- ولتاژ دستگاه در محدوده 1 الي 3 كيلو وات - ماكزيمم آمپراژA  5/2

نمونه پليمري بايد به صورت شيت با ابعاد مشخص از قرار طول و عرض 5/12 سانتيمتر و ضخامت بين 1 تا 3 ميليمتر. كه اين ضخامت بايد داراي تولرانس كمتر از 15% باشد.

دستگاه  ولتاژ شكست

مقاومت دي الكتريك به صورت گراديان ولتاژي است كه در آن يك پلاستيك به واسطه شكست الكتريكي ويژگي دي الكتريك خود را از دست مي دهد. اين امر هنگامي اتفاق مي افتد كه ولتاژ دو سر يك عايق به ولتاژ و فركانس 230 ولت((ac  فاز سيگنال تك فازي-   HZ60 /50 - محدوده اندازه گيري ولتاژ بين KV 60- KV 5  

نمونه پليمري بصورت شيت با ابعاد مشخص با طول و عرض حدود  cm 10 ×10  كه سه با آزمايش بر روي آن انجام گردد و يا با ابعاد كوچكتر 5×5 سانتيمتر و سه نمونه تهيه گردد.

دستگاه اندازه‌گيري مقاومت ضربه‌اي فيلم‌هاي پلاستيكي بوسيله پرتابه (Falling-Dart Impact Test Apparatus)

براي اندازه‌گيري ميزان فيلم‌هاي پلاستيكي در برابر ضربه‌اي كه توسط سقوط آزاد يك پرتابه به آن اعمال مي‌گردد، بكار مي‌رود.نمونه‌ها بايد به صورت فيلم و به پهناي حدود cm30 باشند و عاري از سوراخ، ترك، پارگي و ... باشند.

دستگاه اصطكاك دستگاه COF

وقتي كه جسمي بر روي جسمي ديگر مي لغزد، نيروي مقاومي در سطح تماس دو جسم در خلاف جهت حركت پديد مي آيد كه اين نيرو از حركت جسم جلوگيري مي كند. اين نيرو را نيروي اصطكاك گويند. البته لازم به ذكر است كه اين نيرو در لحظه شروع حركت را نيروي اصطكاك ايستا مي­گويند، اما در طول حركت جسم نيز نيرو وجود دارد كه در اين حالت نيروي اصطكاك پويا (ديناميك) مي­گويند.قبل از انجام تست نمونه بايد حداقل 40 ساعت در دماي⁰ C 2±23 و رطوبت50 درصد نسبي قرار داده شود. نمونه بايد داراي ابعاد 25 سانتي متر در 13 سانتي متر باشد. اين نمونه توسط گيره روي صفحه آلومينيومي قرار داده مي شود. نمونه اي با ابعاد 5/63 ميلي متر در 90 ميلي متر زير اسلد چسبانده مي شود.

سرعت استادارد تست mm/min  30 ±150 و مسافت طي شده جهت محاسبه ضريب اصطكاك جنبشي 130 ميليمتر مي باشد.

دستگاه  کدورت سنج (Opacity)

اندازه گیری میزان کدورت مواد در بسیاری از موارد از جهت عبورپذیری نور مورد اهمیت صنایع می باشد.

این دستگاه برای اندازه گیری کدورت فيلم هاي پليمري و کاغذ ها استفاده می­شود. اندازه گیری کدورت به عنوان

كدورت فیلم ها جهت بیان میزان شفافیت فیلم ها ارزیابى مى شود، هرچه میزان کدورت فیلم ها بيشتر بار باشد، نشان از کاهش شفافیت فیلم هاى تولید شده مى باشد. شفافيت از ويژگي هاي مهم فيلم هاي زيست تخريب پذير مى باشد زیرا به طور مستقیم بر ظاهر محصول پوشش دهى تاثير مي گذارد هم چنین مى تواند بر سرعت اکسیداسیون چربى ها و کیفیت محصول تاثیرگذار باشد.

نمونه باید دریچه ورودی را به طور کامل بپوشاند. دایره­ای به قطر 5 سانتی مترپیشنهاد می شود.

سه نمونه برای هر تست آماده کنید. نمونه در2±23 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 5 ± 50% قرار داده شود.پارامتر هاي قابل اندازه گيري به شرح زير مي باشد.

1-مقدار در صد پارامتر کدورت (H)

2- عبور نور(T)

دستگاه اندازه­ گیری کشش بین­ سطحی و زاویه تماس در دما و فشار محیط

Interfacial Tension and Contact Angle Measurement Apparatus

هنگامي که دو فاز غير امتزاج ‌پذير همزمان با هم در يک محيط متخلخل وجود داشته باشند، انرژي سطحي ناشي از سطح تماس اين دو فاز بر ميزان اشباع، پراکندگيو جابجاييفاز ها اثر مي­گذارد. در مخازن نفتي حتي اگر سيلاب­زني با آب و يا دسترسي به منبع آب طبيعي وجود نداشته باشد، آب به صورت همزاد در مخزن وجود دارد که با نفت موجود تشکيل دو فاز غيرامتزاج‌پذير مي‌دهند و با وجود آنکه در اين حالت آب ممکن است به صورت غيرمتحرک باشد، نيروي بين سطحي همچنان بر خصوصيات جريان سیال تاثيرگذار است. هنگامي که مخزن با آب سيلاب­زني مي­شود ميزان اشباع توسط آب افزايش مي يابد و در نتيجه فاز آبي قابل حرکت مي شود.

کشش سطحي اينگونه تعريف مي شود: «کشش سطحي پديده­اي است ناشي از نيروهاي بين مولکولي که در فيلم سطحي تمام مايعات وجود دارد و تمايل دارد حجم مايع را به گونه اي تنظیم کند که کمترين سطح ظاهري را داشته باشد.  ضخامت اين فيلم سطحي کمتر از يک هزارم ميليمتر است که تقريبا برابر با شعاع مولکولي است. اين فاصله بيشترين فاصله­اي است که در آن نيروي جاذبه و تمايل به چسبندگي بين دو مولکول وجود دارد.  بنابراين کشش سطحي پديده ايست در سطح يک مايع که توسط نيروهاي بين مولکولي پديد آمده است.

در این دستگاه علاوه بر اینکه می توان کشش سطحی در محیط و زاویه تماس در معرض هوا را اندازه گیری نمود، محفظه ای طراحی شده است که با تکیه بر طراحی خاص آن و مجهز بودن به سیستم کنترل دما، امکان اندازه گیری کشش بین سطحی و زاویه تماس را در معرض سیالات دیگر و دماهایی بالاتر از دمای محیط امکان پذیر می سازد و اندازه گيري کشش بین سطحی و چه زاویه تماس برای کاربر فراهم می شود.

دستگاه اندازه گيري دانسيته با روش ارشميدس

در اين دستگاه روش آزمون مطابق استاندارد ASTM D 792  با ترازوي با دقت  4 رقم اعشارمدل  KERN  قابل انجام  مي باشد نمونه ها  صورت گرانول و به روش ارشميدس انجام مي گردد. دما در 23 درجه سانتيگراد و در حلال هاي آب و اتانول انجام مي شود واحد بر حسب kg/m³ گزارش داده مي شود.