9. Текучесть термопластов. Методы ее определения. Факторы, влияющие на текучесть термопластов.

Текучесть хар-ет способность мат-ла к вязкому течению под действием избыт-го давл-я в нагретом размягченном сост-и.

Текучесть термопластов оценивается по показателю текучести (индексу) расплава, который опр-тся на приборе ИИРТ. Он предст-т собой грузовой капиллярный вискозиметр. Основной узел прибора – измерительная камера с запрессованным цилиндром, внутрь кот-го загружается иссл-й полимер 2. В нижнюю часть прибора вставляется измерит-й калиброванный капилляр 3. Корпус прибора снабжен электрообогревателем с автом-ским регулированием темп-ры. Выдавливание расплава осущ-тся штоком 1 под действием набора грузов.

Размеры измерит-й камеры и капилляра стандартизированы, вес грузов и темп-ра измер-я выбир-ся в соотв-и с технич-и усл-ми или из стандарта на полимер.

За величину ПТР принимают массу выдавливаемого расплава в г за 10 мин. ПТР определяют следующим образом: прибор нагревают до необходимой температуры, выдерживают время 15 мин, после чего загружают навеску полимера в виде гранул или порошка. Под давлением груза полимер выдавливается через капилляр. Первую 1/3 материала не учитывают, последующие порции срезают и взвешивают.

где – масса прутка экструдата, г;

– время, через которое срезали экструдат, с.

ПТР, определенный таким образом является сравнительной величиной. В зависимости от методов изготовления изделий материалы должны обладать определенными пределами текучести. При экструзии труб ПТР должен быть равен 0,3-0,7 г/10 мин, при литье под давлением ПТР=2-7 г/10 мин.

Определение текучести реактопластов

Текучесть реактопластов зависит от внутреннего и наружного трения и от скорости отверждения. Внутр. трение опр-ся вязкостью мат-ла при темп-ре прессования. Оно зав. от природы и кол-ва наполнителя, влажности мат-ла, 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. Чрезмерная текучесть также нежелательна. Текучесть реактопластов определяется по методу Рашига в спец. пресс формы.

Обойма1 пресс-формы обогревается электронагревателем 4. Измерительный канал имеет большое овальное сечение, размеры которого уменьшаютсяся к низу. Опр. текучести проводится следующим образом: навеску материала в виде порошка (таблетки) массой для фенопластов 7,5 г помещаются в загрузочную камеру пресс-формы, которая предварительно нагревается до тем-ры испытания. Затем опускают пуансон 3 и в течении 20 секунд в рабочей камере создают удельное давление. Затем давление снимается и пресс-форма разнимается. Длина отпрессованного стержня от основания до конца плотно спрессованной части, принимается за величину текучести.

Текучесть, определяемая по методу Рашига, является сравнительной величиной относительно величины, не позволяет рассчитывать истинную вязкость расплава, которую можно было бы использовать в расчетах литниковых каналов или пресс-форм. Недостаток данного метода – то, что на величину текучести оказывает влияние скорость отверждения матер.

Определение текучести по методу Мейзенбурга состоит в следующем: предварительно прессуется таблетка пресс-материала, затем она помещается в нагретую до рабочей температуры загрузочную камеру, откуда при помощи пуансона продавливается снизу вверх в узкий канал, образуя столб текучести.

Пресс-материал поднимает стержень с грузом. Стержень связан с указателем, который отсчитывает длину в мм столбика пресс-материала, который вытекает в канал. Путь, проходимый пресс-массой фиксируется и строится диаграмма в координатах текучесть– время.

В начале течение затруднено (материал плохо текуч), далее резко повышается течение и одновременно идет отверждение. По диаграмме можно легко определить текучесть (мм), длину выпрессованного столбика, время течения, максимальную скорость течения.

Метод Лундберга заключается в выдавливании размягченного материала через фильеру специального прибора.

1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – испытуемый пресс-материал, 4 – фильера, 5 –основание

Метод позволяет установить зависимость пути прохождения пуансона и давление на него от времени при непрерывном выдавливании материала через фильеру. При этом зависимости записываются в виде диаграмм в координатах: путь прохождения пуансона–время вытекания и усилие прессования–время вытекания

Испытание проводится: навеска пресс-материала в виде рыхлой массы, которая соответствует объему отвержденного материала, загружается в полость пресс-формы, здесь она подогревается, затем пуансон выдавливает размягченный материал, а регистрирующий прибор вычерчивает две диаграммы.

Опр. технол. хар-тик реактопластов с помощью пластометров системы Канавца

Пластометрические испытания позволяют опр-ть пар-ры текучести во времени.

Сущность метода: иссл-й термореактивный мат-л после формования в пластометре подв-тся деформации сдвига в узком зазоре между двумя коаксиальными (соосными) полусфероцилиндр. Поверхн-ми при заданном пост-м градиенте скорости сдвига. При этой же скорости уст-тся равновесное напр-е сдвига. Пластометр Канавца предст. собой ротационный вискозиметр

Оформляющая полость этой пресс-формы образуется матрицей 2, которая расположена в обойме 3, пуансоном 1 и ротором 4. Пространство между оформляющими деталями заполняется испытуемым материалом под давлением и оформляется образец в виде цилиндрического стаканчика с полусферическим дном. Ротор прибора жестко связан с торсионом 6 и приводится в движение от коробки передач. Изменение крутящего момента в зависимости от вязкости материала вызывает перемещение торсиона, что регистрируется датчиком 5. Торсион – стержень, работающий на кручение. Результаты -кривые в координатах:напряжения сдвига–время;напряжение сдвига–относительная деформация.

Диаграмма имеет несколько участков:

0а – участок, на котором происходит плавление материала 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, скорость отвержд. характеризуется tg:

Время отверждения материала можно найти как интервал времени от начала деформирования с момента включения прибора до достижения определенной величины напряжения.

С помощью пластометрических кривых можно изучать поведение при нагревании резольных2 и новолачных1 олигомеров

На нагрев новолачных и резольных пресс-материалов требуется приблизительно одинаковое время. Напряжение сдвига в пластично-вязком состоянии у новолачных материалов ниже, чем у резольных. Это связано с большей подвижностью молекул новолачной смолы. Резольная смола имеет разветвленную структуру, поэтому напряжение в пластично-вязком состоянии для этого материала больше, в сравнении с материалом новолачного типа. Реакционная способность функциональных групп при одной и той же температуре испытания у резольных и новолачных смол одинакова. При этом молекулы олигомеров новолачной смолы обладающие большей стабильностью, вступают в реакцию раньше, а поэтому у новолачных пресс-материалов время нахождения в вязкотекучем состоянии меньше, чем в резольных. Вследствие меньшей подвижности, скорость отверждения резольных олигомеров невысока.

Пластометрический метод позволяет оценить влияние температуры на процесс отверждении.

При увеличении температуры участок вязкотекучего состояния опускается ниже, напряжение и время нахождения материала в вязкотекучем состоянии уменьшается. Скорость отверждения при этом возрастает. Уменьшение напряжения в вязкотекучем состоянии объясняется уменьшением вязкости материала при повышении температуры.

Таким образом, результат испытания на пластометре Канавца свидетельствует о качестве пресс-материала, его склонности к переработке, о процессе отверждения этого материала.

Оценим влияние продолжительности сушки на качество материала.

Анализ пластометрических кривых свидетельствует, что в недосушенном материале низкая начальная вязкость, низкая скорость отверждения, невысокая степень отверждения.

Эксперименты свидетельствуют, что фурфурол не только пластифицирует новолачные пресс-материалы, а это следует из снижения напряжения сдвига в конечной стадии отверждения но и способствует увеличению продолжительности вязкотекучего состояния и замедлению скорости отверждения.

1 – для фенопластов группы общего назначения,2 – для фенопластов с добавкой фурфурол

Влияние смазывающей добавки на свойства материала

1 – без смазки, 2 – со смазкой