Изучение фазовых переходов в зуботехническом гипсе. Основные методы определения физико-механических свойств материалов, страница 2

В основу работы прибора положен компенсационный метод измерения напряжения, позволяющий измерять различные параметры (например, температуру).

Измерительное устройство следит за изменением измеряемой величины, а перо, жестко связанное с указателем, непрерывно записывает на движущейся диаграммной ленте значение измеряемой величины (температуры или напряжения).

Так как свободные (вторые) концы термопары через соединяющие провода подключены к зажимам прибора, а их температура не равна нулю, а равна температуре окружающей среды, то возникает дополнительная погрешность. Включение медного сопротивления R_м на задней колодке прибора рядом с клеммами для подключения холодных концов термопары обеспечивает автоматическую компенсацию погрешности.

В качестве исследуемого материала используется зуботехнический гипс, нашедший широкое применение в ортопедической стоматологии. Зуботехнический гипс изготавливают из природного гипса (сульфида кальция), молекулы которого содержат кристаллизационную воду CaSO₄ 2H₂O, путем нагревания. При этом двухводный сульфид кальция теряет часть  кристаллизационной воды и переходит  в полуводный гипс (CaSO₄)₂H₂O

2(CaSO₄ 2H₂O) t=120°С-180°С (Ca SO₄)₂H₂O+3Н₂О

двухводный                              полуводный гипс (полугидрат)

гипс зуботехнический гипс представляет собой белый порошок плотностью 2,67-2,68 г/см³.

Состоит: ‑ полугидрат гипса до 90%

-  двугидрат (остаточный) 2-4%

-  примеси (антигидрид) 6%

Полуводный гипсовый порошок при соединении с водой вступает с ней в химическую реакцию, в результате которой молекулы гипса становятся двухводными (т.е происходит образование двугидрата), а вся смесь переходит в твердое состояние.

(Ca SO₄)₂   H₂O  3Н₂О               2(CaSO₄) 2H₂O)

Реакция гидратации гипса носит экзотермический характер (т.е. протекает с выделением тепла). Тепловой эффект реакции составляет 16,38 кДж на 1 моль гипса (тепловая мономера ММА при полимеризации составляет 78,7 кДж/моль.

Процесс быстрого затвердевания полугидрата при его взаимодействии с водой называется СХВАТЫВАНИЕМ. Процесс схватывания гипса может быть объяснен коллоидной теорией А.И.Бойкова. согласно этой теории процесс образования двухводного сульфата кальция протекает в водных растворах, а это означает, что появление двухводного гипса предшествует постепенный переход всего полугидрата и растворимого антигидрата в раствор.

Полуводный гипс, обладающий растворимостью в воде в 5 раз больше, чем двухводный, а при достижении предельной насыщенности раствора с выделением тепла выпадает в осадок в виде геля, который затем кристаллизуется  и приобретает твердое состояние. Аналогичный процесс происходит при гидратации растворимых фракций антигидрита

Ca SO₄ +2H₂O       CaSO₄ 2Н₂О

При затвердевании кристаллы гипса вытягиваются в различных направлениях, сращиваются в кристаллические агрегаты, получается монолитная масса гипса.

Прочность гипса определяется тем, насколько тесно кристаллы двугидрата срослись в кристаллические группы.

Затвердевание гипса сопровождается его расширением до 1% объема.

Для получения слепков гипсовый порошок тщательно смешивают с водой (соотношение по массе 1,8-1,5:1). 65% воды расходуется при гидратации молекул гипса, а остальная испаряется при высыхании отвердевшей массы.

В производственных условиях часто возникает необходимость ускорить или замедлить скорость затвердевания гипса, получить изделие большей или меньшей прочности. Это оказывается возможным при направленном воздействии на процесс гидратации и кристаллизации гипса:

-  температурным режимом;

-  степенью измельчения гипсового порошка;

-  процедурой получения смеси;

-  введением специальных добавок (солей).

Приборы и принадлежности:

термопара, электронный автоматический потенциометр ПС-1-08, гипс, соль, сахар, приспособления для замешивания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Подготовка прибора ПС1-08 к работе.

1.   Изучить инструкцию по технике безопасности при работе с электронными приборами.

2.  Проверить надежность заземления прибора.

3.  Проверить положение тумблера «Измер.Запись» - «Отключ», в положение «Отключ».

4.   проверить наличие и установку шарикового пера в специальном держателе каретки.

5.   Установить диск привода переключатель механизма многоточечной печати, расположенный в нижнем левом углу тыльной стороны прибора (нажать на защелку кронштейна прибора, расположенную под тумблером «Измер.Запись» - «Отключ», и повернуть корпус на себя в положение 1).