Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10521:2014 về Chất dẻo - Xác định độ hấp thụ nước

• Số hiệu: TCVN10521:2014
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2014

0	0
0,01	0,07
0,10	0,22
0,5	0,51
0,7	0,60
1,0	0,70
1,5	0,82
2,0	0,89
3,0	0,96
4,0	0,99
5,0	1,00

VÍ DỤ: Đối với thử nghiệm tiến hành cho đến khi đạt được khối lượng không đổi, sau khi áp số liệu thực nghiệm vào biểu đồ lý thuyết, lấy nồng độ thực nghiệm c_70% từ phép tính clc_s = 0,7 và tính:

trong đó: c_s và c_70% được biểu thị bằng miligam trên gam hoặc theo phần trăm khối lượng.

Thời gian thực nghiệm t₇₀ tại c_70% cho phép hệ số khuếch tán D, được biểu thị bằng milimét vuông trên giây (mm^2/s) được tính từ

hoặc

Nếu t₇₀ được tính bằng giây, p^2 xấp xỉ 10 và độ dày đối với mẫu thử phẳng là 1 mm, khi đó:

...

...

...

8. Độ chụm

Đối với dữ liệu độ chụm, xem Phụ lục B.

9. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau:

a) viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) tất cả các chi tiết cần thiết để xác định hoàn toàn vật liệu hoặc sản phẩm được thử nghiệm;

c) loại mẫu thử được sử dụng và phương pháp chuẩn bị, chỉ rõ liệu mẫu thử đã được cắt hay không, kích thước mẫu thử, khối lượng ban đầu và, nếu có thể áp dụng, diện tích bề mặt ban đầu và điều kiện bề mặt (ví dụ liệu bề mặt được gia công bằng máy hay không);

d) phương pháp (1, 2, 3 hoặc 4) được sử dụng và thời gian ngâm;

e) hấp thụ nước, được tính bằng một hoặc nhiều cách biểu thị kết quả được đưa ra trong Điều 7, báo cáo giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của kết quả (nếu tính toán được mô tả trong 7.1 và 7.2 mang lại trị số âm đối với hấp thụ nước, điều này phải được chỉ rõ trong báo cáo thử nghiệm);

...

...

...

g) hệ số khuếch tán tại nhiệt độ 23 ^oC, được tính theo 7.2;

h) bất kỳ sự kiện nào ảnh hưởng đến kết quả;

i) ngày thử nghiệm.

Phụ lục A

(tham khảo)

Quan hệ giữa hấp thụ nước do mẫu thử và định luật khuếch tán Fick

A.1. Yêu cầu chung

Trong trường hợp khi hấp thụ nước có liên hệ với định luật Fick, hàm lượng nước phụ thuộc vào thời gian có thể được biểu thị là hàm của hệ số khuếch tán D và hấp thụ nước tại thời điểm bão hòa c_s như sau:

...

...

...

trong đó;

k = 1, 2, 3, ….., 20;

d là độ dày của mẫu thử

CHÚ THÍCH: Nói chung sử dụng 20 số hạng được coi là đủ.

A.2. Xác định D và c_s mà không cần đạt được khối lượng không đổi

Giả định mối liên hệ với định luật Fick, sự phụ thuộc tuyến tính giữa lg(c(t)/c_s) và lg(D.t) có thể được giả định là gần đúng đối với trị số nhỏ (xem Hình A.1). Bao gồm trị số lý thuyết từ Bảng 1, hệ số khuếch tán trong dãy tuyến tính có thể được biểu thị như sau:

                                                                                                     (A.2)

trong đó:

c_s là hấp thụ nước tại thời điểm bão hòa;

...

...

...

t là thời gian phơi nhiễm;

c(t) là hấp thụ nước được đo tại thời gian t.

Giá trị của c_s có thể được ước lượng sử dụng phương trình (A.1) kết hợp với các công cụ toán học hoặc đồ họa.

A.3. Kiểm tra xác nhận mối liên hệ với định luật khuếch tán Fick

“Sự phù hợp” của hấp thụ nước của mẫu thử polyme với định luật khuếch tán Fickian được quan sát nếu, sau khi đường cong trong đồ thị c = f(t) tại thời gian t₇₀ (xem Hình A.1), giá trị của c_s và D được xác định bằng cách điều chỉnh phương trình (A.1 ) đối với số liệu thực nghiệm không thay đổi đáng kể bằng việc tăng thời gian ngâm đến t_max. t_max là thời gian thực nghiệm tối đa > t₇₀. Điển hình sự khác biệt giữa cs được xác định tại khoảng t₇₀ và c_s được xác định đối với t ® ¥ nhỏ hơn 10 %. Tương tự, sự khác biệt giữa D được xác định tại khoảng t₇₀ và D được xác định đối với t → ¥ nhỏ hơn 20 %.

Hình A.1 - Hấp thụ nước c/c_s của tấm thử là hàm của hàm không thứ nguyên D.p^2.tld^2

(D = hệ số khuếch tán, t = thời gian ngâm, d = độ dày mẫu thử)

...

...

...

(tham khảo)

Công bố độ chụm

B.1. Thử nghiệm liên phòng

Số liệu chính xác được dựa trên thử nghiệm liên phòng bao gồm 16 phòng thử nghiệm tại năm quốc gia. Hai loại PMMA [PMMA tiêu chuẩn và PMMA (PMMA-IR) độ bền nén] và một loại PC được sử dụng. Kích thước của mẫu thử là 60 mm x 60 mm x 1 mm và 60 mm x 60 mm x 2 mm. Tất cả các vật liệu được chuẩn bị và phân phối bởi một phòng thử nghiệm.

B.2. Làm khô mẫu thử

Đối với hầu hết vật liệu, giai đoạn ổn định t₉₀ tương ứng với hấp thụ hoặc nhả của gần 90 % hàm lượng nước đạt được là gần đủ đối với hàm lượng hơi ẩm cân bằng. Điển hình, t₉₀ khoảng gấp đôi t₇₀. Tại nhiệt độ 50 ^oC, thời gian làm khô thường từ một đến mười ngày, thời gian chính xác phụ thuộc vào hệ số khuếch tán và độ dày của mẫu thử.

Đối với mẫu thử PC có độ dày 1 mm, thời gian làm khô trong một ngày tại nhiệt độ 50 ^oC hoặc hai hoặc ba ngày tại nhiệt độ 23 ^oC được sử dụng trong thử nghiệm liên phòng. Đối với mẫu thử PMMA có độ dày 2 mm, sử dụng thời gian làm khô 8 ngày tại nhiệt độ 50 ^oC hoặc 30 ngày tại nhiệt độ 23 ^oC. Trong tất cả các trường hợp, mẫu thử được làm khô đến khối lượng không đổi (đến ± 0,1 mg).

B.3. Xác định hàm lượng nước được hấp thụ sau khi ngâm trong nước tại nhiệt độ 23 ^oC

Sau giai đoạn phơi nhiễm khác, hàm lượng nước được xác định. Số liệu thí nghiệm từ một phòng thử nghiệm được hiển thị trong Hình B.1.

...

...

...

CHÚ THÍCH: Hàm lượng nước c_s được biểu thị bằng % khối lượng.

Hình B.1 - Giá trị thực nghiệm của hàm lượng nước PMMA-IR
(cũng biểu thị giá trị 70 % và 90 % c_s)

Bảng B.1 - Giá trị c_s được điều chỉnh với số liệu hấp thụ nước thực nghiệm

Vật liệu

c_s
% khối lượng

s_R

R

PMMA

...

...

...

0,06

0,17

PMMA-IR

1,67

0,05

0,13

PC

0,340

0,009

...

...

...

Bảng B.2 - giá trị D được điều chỉnh với số liệu hấp thụ nước thực nghiệm

Vật liệu

D

mm^2/s (´10^7)

s_R

R

PMMA

5,2

1,0

...

...

...

PMMA-IR

7,7

0,6

1,6

PC

42

11

31

Cho phép tính bất định 10 % đối với c_s và 30 % đối với D, kết quả có thể chấp nhận được có sau 7 ngày. Nhìn chung, thử nghiệm có thể kết thúc sau t₉₀, mặc dù tại giai đoạn này, tính cân bằng sẽ không đạt được.

...

...

...

B.4. Xác định lượng nước được hấp thụ sau khi phơi nhiễm với độ ẩm tương đối 50 % (phương pháp 4)

Giá trị chính xác của c_s đối với PMMA tiêu chuẩn tại độ ẩm tương đối 50 % dường như trải dài từ 0,5 % khối lượng đến 0,6 % khối lượng. Giá trị này cũng như thời gian phơi nhiễm được yêu cầu để đạt được trạng thái cân bằng, không phụ thuộc vào cách thức mà tình trạng bão hòa đạt được, hoặc từ trạng thái khô tới trạng thái ướt hoặc từ trạng thái ướt tới trạng thái khô.

Số liệu độ bền nén của PMMA-IR được thể hiện trong Hình B.2. Tất các các phòng thử nghiệm tham gia đều xác định giá trị của c_s từ 0,5 % khối lượng đến 0,6 % khối lượng, bất kể cách thức mà tình trạng bão hòa đạt được.

CHÚ THÍCH: hàm lượng nước, c_s, được biểu thị bằng % khối lượng

Hình B.2 - Hấp thụ nước bởi PMMA-IR có độ dày 1 mm tại độ ẩm tương đối 50 % được đo bởi năm phòng thử nghiệm (L2, L4, v.v…)

Trong trường hợp PC dày 1 mm, mẫu thử nhanh chóng đạt tình trạng bão hòa tại khoảng 0,15 % khối lượng, bất kể cách thức đạt được tình trạng bão hòa, t₇₀ chỉ từ 5 h đến 8 h.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

...

...

...

New York

[2] KLOPFER, H., Wassertransport durch Diffusion in Feststoffen, 1974, Bau-Verlag, Wiesbaden and Berlin

[3] TAUTZ, H., Warmeleitung und Temperaturausgleich, 1971, Akademieverlag, Berlin

[4] LEHMANN, J., Absorption of Water by PMMA and PC, KU Kunststoffe plast Europe, 91 (2001), 7

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

...

...

...

3. Nguyên tắc

4. Thiết bị, dụng cụ

5. Mẫu thử

5.1. Yêu cầu chung

5.2. Mẫu thử hình vuông đối với chất dẻo đồng nhất

5.3. Mẫu thử chất dẻo gia cường chịu ảnh hưởng bởi các tác động khuếch tán không đẳng hướng

5.4. Mẫu thử dạng ống

5.5. Mẫu thử dạng thanh

5.6. Mẫu thử được cắt từ sản phẩm hoàn thiện, hỗn hợp ép đùn, tấm hoặc cán mỏng

...

...

...

6.1. Yêu cầu chung

6.2. Điều kiện chung

6.3. Phương pháp 1: Xác định lượng nước được hấp thụ sau khi ngâm trong nước tại nhiệt độ 23 ^oC

6.4. Phương pháp 2: Xác định lượng nước được hấp thụ sau khi ngâm trong nước sôi

6.5. Phương pháp 3: Xác định chất hòa tan trong nước thất thoát trong quá trình ngâm

6.6. Phương pháp 4: Xác định lượng nước bị hấp thụ sau khi phơi nhiễm với độ ẩm tương đối 50 %

7. Biểu thị kết quả

7.1. Phần trăm theo khối lượng của nước bị hấp thụ

7.2. Xác định hàm lượng nước bão hòa và hệ số khuếch tán nước sử dụng định luật Fick

...

...

...

9. Báo cáo thử nghiệm

Phụ lục A (tham khảo) Quan hệ giữa hấp thụ nước bởi mẫu thử và định luật khuếch tán Fick

Phụ lục B (tham khảo) Công bố độ chụm

Thư mục tài liệu tham khảo

^1) Bản gốc viện dẫn ISO 175:1999.