新的和老化后的纖維素電氣絕緣材料粘均聚合度的測(cè)量-紙的水分含量的測(cè)定

GB/T 29305-2012 / IEC 60450:2007 新的和老化后的纖維素電氣絕緣材料粘均聚合度的測(cè)量

范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種對(duì)新的和老化后的纖維素電氣絕緣材料粘均聚合度(DP_ν)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有纖維素絕緣材料，如變壓器、電纜、電容器等產(chǎn)品中使用的纖維素絕緣材料。
本標(biāo)準(zhǔn)描述的測(cè)試方法也適用于對(duì)化學(xué)改性后能在選擇溶劑中*溶解的牛皮紙的本征黏度進(jìn)行測(cè)定。
將本標(biāo)準(zhǔn)中描述的測(cè)試方法用于蠟光牛皮紙時(shí)要謹(jǐn)慎。
注: 對(duì)于樣品材料，纖維素分子的聚合度是不一樣的，因此通過(guò)黏度法測(cè)得的平均聚合度可能與通過(guò)其他方法(如滲透法或者超離心法)測(cè)得的值不同。

術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)
下列術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)適用于本文件。
術(shù)語(yǔ)和定義
纖維素分子聚合度  degree of polymerization of a cellulose molecule
纖維素分子中無(wú)水-β-葡萄糖單體(C₆H₁₀O₅)的數(shù)量。
注: 圖1為纖維素分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。


銅乙二胺  Cuen
1mol/L的雙(乙二胺)氫氧化銅的水溶液。
Cu(H₂NCH₂CH₂NH₂)₂(OH)₂，[CAS: 14552-35-3]。
注: 有些國(guó)家對(duì)雙(乙二胺)氫氧化銅縮略為CED。
紙  paper
纖維素類的電氣絕緣材料，包括如紙張、紙板和其他紙制品。
注: 本標(biāo)準(zhǔn)中提到的紙均為上面定義的"紙"。
符號(hào)
本標(biāo)準(zhǔn)所使用的符號(hào)見(jiàn)表1。


原理
銅乙二胺/紙溶液的比黏度ν_s是可以測(cè)定的。然后可以推出本征黏度[ν ]，并進(jìn)一步計(jì)算出聚合度。
注: 纖維素溶液為非牛頓流體，其黏度隨流動(dòng)速率的增加而減小(有時(shí)稱為"結(jié)構(gòu)黏度")。雖然稀溶液的黏度隨速率系數(shù)梯度的變化非常小，但是在本標(biāo)準(zhǔn)中使用規(guī)定之外的條件也可能造成不可接受的錯(cuò)誤。
比黏度ν_s定義見(jiàn)式(1):

本征黏度[ν ]定義見(jiàn)式(2):

式中:
c 一一溶液的濃度。
粘均聚合度DP_ν (通過(guò)黏度法測(cè)得的分子量與結(jié)構(gòu)單元分子量的比值)與本征黏度[ν ]有如下關(guān)系，見(jiàn)式(3):

式中:
K 一一聚合物-溶劑體系(紙/銅乙二胺溶劑)；
e 一一單體的馬克-豪溫克特征系數(shù)。
本征黏度[ν ]通過(guò)馬丁經(jīng)驗(yàn)方程由比黏度ν_s，和濃度c 計(jì)算得到，見(jiàn)式(4):

式中:
k 一一馬丁常數(shù)，對(duì)于牛皮紙k =0.14。

儀器設(shè)備和試劑
注1: 制備銅乙二胺溶劑的儀器設(shè)備和試劑在附錄A和附錄B中單獨(dú)列出。
在分析中，除非特別指出，所用試劑為分析純，所用的水均為蒸餾水或去離子水，或者是質(zhì)量相當(dāng)?shù)脑噭┗蛩?br />一個(gè)有玻璃遮擋的可將黏度管浸沒(méi)的恒溫浴，可以保持溫度在293K±0.1K，配有照亮黏度管的裝置和可以顯示溫度精度為±0.05K的顯示器。
注2: 為了獲得所需的溫度穩(wěn)定級(jí)別，除恒溫浴加熱器外可能還需要配備冷卻單元。
依照 ISO 3105 毛細(xì)常數(shù)為0.005或者0.01校對(duì)毛細(xì)管型黏度計(jì)管。只要是銅乙二胺溶劑和紙的溶液的黏度是通過(guò)同一根毛細(xì)黏度管測(cè)定的，則沒(méi)有校準(zhǔn)的毛細(xì)黏度管同樣可以使用。
精.確度為±0.1s的計(jì)時(shí)器或秒表。
可使紙質(zhì)樣品溶于溶劑的攪拌器或研磨機(jī)。
可將所配制的紙/銅乙二胺溶液有效密封在帶有塞子的(非紙質(zhì))的容器中(通常為25mL~50mL)。可以選擇玻璃容器。但必須保證其密封性以使溶解過(guò)程中銅乙二胺溶劑的氧化降解降至.低。
銅乙二胺溶劑(見(jiàn)附錄A)。
蒸餾水或者去離子水。
低氧含量的氮?dú)?氮含量≥99.9%).
丙酮，純度≥99.0%。
戊烷或正己烷，純度≥99.0%。
20%的硝酸水溶液。
溫度可控制在378K±2K的通風(fēng)干燥箱。
可稱量20g±0.0001g的分析天平。
索氏提取器。
可移取±0.1mL的吸液管。
用以配置紙/銅乙二胺溶液并可以固定玻璃瓶的機(jī)械振蕩器或者可以使紙溶于銅乙二胺膠溶液的磁力攪拌器。

樣品
樣品的制備
處理樣品時(shí)應(yīng)戴手套或用干凈的鑷子處理，不能與手直接接觸樣品。
厚度大于1mm的層壓板要分成厚度小于1mm的層片。
樣品應(yīng)當(dāng)先剪成足夠小的小片，便于接下來(lái)的試驗(yàn)。
對(duì)于非常薄的紙張可用干凈的剪刀直接剪成小片備用。
浸漬紙
浸潰過(guò)的紙?jiān)诜Q量和吸收溶液前需要脫脂處理。
沖洗足量的紙?jiān)嚇右员ＷC脫脂后的質(zhì)量大約為3g。脫脂處理可以采取索氏提取法，溶劑選用戊烷或者正己烷，提取次數(shù)要大于5次；也可以在裝有5份新的戊烷或正己烷的玻璃試管中漂洗脫脂。對(duì)脫脂后的材料進(jìn)行干燥，然后置于空氣當(dāng)中直到與空氣的濕度達(dá)到平衡。分出兩份紙質(zhì)樣品，其中一份用于DP_ν 的測(cè)定， 另一份用于水分含量的測(cè)定。
未浸漬紙
取3g左右的未浸漬的紙樣品進(jìn)行測(cè)試。同樣分出兩份樣品，其中一份用于DP_ν 的測(cè)定，另一份用于濕度的測(cè)定。

試驗(yàn)步驟
紙的水分含量的測(cè)定
水分含量的測(cè)定參照 ISO 287 或者 IEC 60814。
紙的水分含量測(cè)定要與紙/銅乙二胺溶液的配制同時(shí)進(jìn)行。
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