26. Технологические свойства пластмасс: определение технологических характеристик реактопластов.

Оценка технологических св-в пластических масс проходит по ряду показателей:-текучесть;-влажность; -дисперсность; -усадка; -таблетируемость.

Технологичность характеризует способность материала перерабатываться существующими способами без применения специальных приемов по обычно существующей технологии. В частности от величины текучести материала выбирается метод переработки, размеры литниковых каналов. В зависимости от содержания влаги в материале может применяться или отсутствовать такая технологическая операция как сушка. Соответствующим образом выбираются технологич. параметры переработки.

Текучесть реактопластов.

Текучесть реактопластов зависит от внутреннего и наружного трения и от скорости отверждения. Внутреннее трение определяется вязкостью материала при температуре прессования. Оно зависит от природы и количества наполнителя, влажности материала, наличия пластификаторов и смазывающих добавок. Наружное трение определяется состоянием поверхности пресс-формы, конфигурацией изделия, давлением прессования и прилипаемостью материала к пресс-форме. Недостаточная текучесть может вызывать появление брака по недопрессовке, что мешает точному оформлению изделия. При чрезмерной текучести наблюдается вытекание пресс-материала через зазор. Необходимо учитывать, что на величину текучести большое влияние оказывает чистота обработки оформляющих поверхностей формы.

Определение технологических характеристик термореактивных пластмасс с помощью пластометра Канавца.

Пластометрические испытания позволяют определить параметры текучести во времени.

С ущность метода: исследуемый термореактивный материал после формования в пластометре подвергается деформации сдвига в узком зазоре между двумя коаксиальными (соосными) полусфероцилиндрическими поверхностями при заданном постоянном градиенте скорости сдвига. При этой же скорости устанавливается равновесное напряжение сдвига. Пластометр Канавца представляет собой ротационный вискозиметр (рис. 2.5).

1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – обойма, 4 – ротор, 5 – датчик угловых перемещений, 6 – торсион, 7 – образец

Рез-ты испытания регистрируются самописцем в виде кривых в координатах: - напряжения сдвига–время; - напряжение сдвига–относительная деформация. Диаграмма (рис. 2.5, б) имеет несколько участков:

0 а – участок, на котором происходит плавление мат-ала и переход в вязкотекучее состояние, этому состоянию соответствует напряжение _в.т;

аb – время нахождения материала в вязкотекучем состоянии (t_в.т), вязкость практически не меняется, течение идет при напряжении вязкотекучего состояния; bc – отверждение пресс-материала, напряжение сдвига и вязкость возрастают.

Определение времени выдержки при отверждении.

В ремя выдержки, скорость и степень отверждения являются одними из наиболее существенных свойств реактопластов, т.к. они обуславливают продолжительность изготовления изделия, производительность труда и качество изделий. Скорость отверждения можно регулировать изменением температуры, подбором рецептуры композиции. На практике время выдержки пресс-порошков определяют путем прессования стандартного изделия в виде конусного стаканчика (рис. 2.14), , причем время выдержки отсчитывается с момента достижения удельного давл-я прессов-я. При определении времени выдержки два стаканчика выдерживают 90 сек, затем качество проверяют визуально. Если на них будут недопрессовки (вздутия), то выдержку следующих запрессовок увеличивают на 10 сек до тех пор, пока оба изд-ия не получатся без вздутий. Если при выдержке 90 сек не было вздутий, то при всех последующих запрессовках выдержку уменьшают на 10 сек до тех пор, пока не появятся вздутия хотя бы на одном изд-и. То минимальное время выдержки, при котором 2 изд-я получились без вздутия, считается время отверждения.

Оценка времени выдержки осущ-ется также на пластометре Канавца.

Более эффективным методом является метод прессования стандартных изделий в виде дисков и брусков. При получении изделия, для кот важны прочностные характеристики вместо стаканчика прессуют бруски и за оптимальное время, после кот не происх-т изменение прочности бруска.

При определении времени отверждения необходимо иметь данные о степени отверждения, которую оценивают методом экстрагирования образцов исп-зуя аппарат Сокслета с обратным холодильником. Методика определения степ отверждения: изделие измельчается грубым напильником с такой скоростью, чтобы мат-л чрезмерно не нагревался. Затем опилки просеивают и фракция, кот остается на сите с размерами ячеек 0,25 мм подвергается экстрагированию. Измельченный порошок взвешив-ся, помещ-ся в экстрактор. За растворимую часть приним-ся убыль в массе загруж навески и отнесен-я к его первоначальной массе.

m – масса всей навески; m₁ – то, что осталось.

Скорость отверждения определяется путем отверждения навески на спец диске с углублением при t⁰ = t⁰ _{отверждения смолы}. При этом скорость отверждения явл-ся время, за кот навеска перейдет из вязкотекучего состояния в твердое.

Усадка изделий из пластмасс.

Усадка – изменение размеров по сравнению с формующей формой приего охлаждении.

Усадка реактопластов

В ТП усадка будет зависеть от:

- содержания влаги, вносимые и с наполнителем и связующего;

- природы связующего и нап-ля и их соотношения (чем больше нап-ля, тем меньше усадка);

- от давления и темп-ры переработки (чем больше давл-е, тем больше усадка), с увеличением темп-ры увел-ся скорость отвержд-я => усадка увел-ся;

- время предварит нагрева (усадка уменьшается); - от метода изготовления изделия (при литье усадка больше).

Влажность полимеров. Оказывает влияние на качество, режим переработки, усадку. Влажность – сод-ние в ПМ свободной влаги, кот выр-ся в % к его массе. Сущ-ют гигроскопичные мат-лы, кот необх-мо перед применением подсушивать. При том, что все без исключения мат-лы должны выдерж-ся в рабоч. помещении не менее суток перед их переработкой.

К гигроскопичн мат-лам относ ПС и его сополимеры (АБС, УПС), ПА, ПК, ПЭТФ, полиуретан.

Допустимое сод-ние влаги: для фенопластов – 2-4,5%; для амонопластов 3-4%; ПС – 0,6-0,8%; ПА 0,4%; ПК 0,02%.

Определение влажности проводится для гигроскопичных мат-лов обязат, для негигроскоп – в пределах партии. Для ТП влажность опр-ся путем высуш-я навески ПМ до постоянной массы. Для РП вл-ть опр-ся по методу Дина и Старка. Для этого навеску помещ.т в бензон и кипятят. К колбе прис-ют приемник-ловушку, в кот собир-ся испаряющаяся влага. Как только объем воды в ловушке перестал увел-ся кипячение прекращ-т и замер-т этот объем. Паралллельно проводят контрольный опыт, кипятя только чистый бензол.

V,V1 – объем воды в ловушке при кипячении пресс-порошка и растворителя, мл; G – масса навески, г.

Дисперсность, гранулометрический состав, удельный объем, сыпучесть и таблетируемость пластмасс.

Дисперсность хар-ет р-р частиц (мм, мкм) влияет на сыпучесть, уд. объем.

Гранулометрический состав хар-ет содержание в полимерном мат-ле частиц различн размера и выраж-ся в % от общ массы. Гранулометрич состав опр-ся при пом-щи ситового анализа. Для этого мат-л просеив ч/з набор сит и опр-ют массовую долю каждой размерной фракции.

Удельный объем – вел-на, кот хар-ет отнош-е объема, занимающ пресс-порошком к его массе (см³/г), т.е какая масса помещ-ся в данном объеме). Для определения порошок свободно насыпают в цилиндрич сосуд V=200 см³, избыток порошка срезают и сосуд взвешивают. Удельный объем рассчит по формуле: – масса полимера в объеме 200 мл, г.

Насыпная масса хар-ся (насыпная плотность) отношением массы пресс-мат-ла к его объему (какой объем заним данная масса (г/см³)).

Сыпучесть хар-ся массой порошкообр мат-ла (г/с). На сыпучесть влияет насыпная масса, дисперсность, форма зерен порошка, влажность.

Таблетируемость хар-ет спос-ть пресс-порошка уплотняться на «холоду» под давлением в плотную таблетку. Таблетируемость зависит от: 1) - дисперсности или гранулометрич состава, 2) - содержание, 3) наличие смазок. Таблетир-е опр-ся путем пробного таблетирования с послед. проверкой кач-ва таблетки путем вдавлив-я в них стального шарика d=5 мм с усилием 80 кгс. Если таблетка не разруш-ся => табл-ть хорошая.

28. Вальцевание. Осн. процессы, происходящие в материале при вальцевании. Процессы, с прим-ем валкового обор-я.

Вальцевание –прим-ся для смешения, гомогенизации смеси, пластикации мат-ла перед дальнейшей обработкой, для изг-я полуфабрикатов (пленок, листов) на основе ПВХ, ПВХ-пластиката, в пр-ве пресс-порошков на основе ФФС..

1. П ри вальцевании перерабатываемый мат-л подается в область 1 над зазором вращающихся навстречу друг другу разогретых до опред-ной темп-ры валков. Мат-л захватывается валками и увлекается в межвалковый зазор 2, где подвергается деформиров-ию.

Для увеличения интенсив­ности деформирования валки вращаются с различными скоростями, при этом скорость вращения заднего валка и₂ выше скорости вращения переднего валка и₁. Отношение и₂ / и₁ называется коэффициентом фрикции, или просто фрикцией. Величи­на фрикции для вальцов составляет oт 1,11 до 1,35. После выхода из зазора материал обычно переходит на медленно вращающийся передний валок.Передний валок называют также рабочим, а задний валок - холостым

Вальцы представляют собой машину, рабочим органом которой являются два валка, оси которых расположены в горизонталь­ной плоскости.

1-валок; 2-стани-на: 6- шестерня при­вода валков;

Вальцы сост. из двух пластин 2, устан-ых на фунда­м. плите 4. Обе станины с подш-ками и валками закрыты сверху траверсами 8. Станины им. окна, на гориз. полках к-ых устан-ны корпуса 5 и 7 с подш-ками для валков. Корпуса подш-ков задн. валка неподв., а корпуса передн. м. перем-ся в проемах станины с пом. винтов 3, позв-щих регул-ть вел-ну раб. зазора м/ду валками. Регулир. винты 3 прив-ся в дв-е от индивид. эл/двигателей через двухступ. червяч. редукто­ры или вручную при пом. маховика. Мех-мы регул-я зазора снабжены указател. шкалами. Чтобы ис­кл-ть попадание вальцуемой массы в подш-ки, на кон­цах валков устан-ны две профил. пластины 10, наз. огранич-ми стрелами. Для мгнов. останов­ки вальцов служит «аварийный останов», к-ый сост. из коромысла, соед-го с авар. выкл-лем, и троса 9, протянутого вдоль перед. и задн. валков на такой высоте, чтобы вальцовщик м. привести его в д-вие с лю­бого места

Валки изгот-ся из высококач. кокильного чугуна. Раб. пов-ть валка — «бочка» имеет цилиндр. форму. Валки выпол. полыми для подвода во внутр. полость теплоносителя.

Вальцы могут работать в периодическом или непрерывном режиме. При период-м режиме работы вальцов порция мат-ла загруж-ся в область 1 и обраб-ся в теч-е времени вальцевания. Далее слой мат-ла на рабочем валке подреза­ется ножом, перемещающимся вдоль его образующей, и готовый мат-л снимается с пов-сти валка в виде листа.

При непрер. режиме работы вальцов мат-л постоянно подается в один из концевых участков области 1, простирающейся вдоль всей длины валков. При вальцевании мат-л непрерывно смещается вдоль оси валка и срезается спе­ц. ножом в виде ленты.

При пер-ке полим-х мат-лов вальц-е может проводиться с одной из след-х целей: 1) смешение отдельных ингредиентов с полимером (гомогенизация готовой смеси) с целью получения однор. массы; при этом полимер, как правило, переводится в вязкотекучее или пластическое состояние; 2) совмещение полимера (термопласта) с пластификатором с целью ускорения взаимного проникновения и набухания при повышенной температуре; 3) перевод мат-ла в сост-е (разогрев и механическая пластикация), облегчающее его дальнейшую переработку; 4) изготовление полуфабрикатов: листов, пленки и т.д; 5) получение блок- (или привитых) сополимеров при совместном вальцевании двух и более полимеров в результате протекания механохимических процессов; 6) охлаждение горячего материала после смесителя и придание ему формы, облегчающей дальнейшую переработку (лист, лента); 7) пропитка расплавом.