Методы исследования реологии полимеров. Методы исследования реологии полимеров. — копия. Введение 1 Реология термопластов 4 1 Эластические свойства 6 2 Вязкостные свойства 7

• Название: Введение 1 Реология термопластов 4 1 Эластические свойства 6 2 Вязкостные свойства 7
• Анкор: Методы исследования реологии полимеров
• Дата: 24.04.2021
• Размер: 1.68 Mb.
• Имя файла: Методы исследования реологии полимеров. — копия.docx
• Тип: Реферат; #198199
• страница: 2 из 6

1. Реология термопластов

Термопластичные полимерные материалы перерабатывают в изделия в расплавленном состоянии. В одном и том же технологическом процессе переработки полимер дозируют, расплавляют, транспортируют, формуют и охлаждают до твердого состояния.

В процессе переработки расплавов термопластов, представляющих собой нелинейные вязкоупругие жидкости, осуществляется их течение в каналах сложной геометрии в неизотермических условиях. Поэтому к технологическим свойствам термопластов относятся их реологические и теплофизические свойства, кинетика фазовых переходов, а также объемные характеристики сыпучих материалов в твердом состоянии[1].

Реологические свойства полимеров, определяющие качество в процессе переработки:

1. 
   вязкостные, определяющие процесс вязкого течения с развитием пластической деформации;
   
2. 
   высокоэластичные, определяющие процесс развития и накопления обратимой высокоэластичной деформации при формовании;
   
3. 
   релаксационные, определяющие релаксацию (уменьшение) касательных и нормальных напряжений, высокоэластичной деформации и ориентированных макромолекулярных цепей;
   

Кривая течения, вязкость при фиксированной скорости сдвига и наибольшая ньютоновская вязкость используются для сравнительной характеристики сырья и математического моделирования технологических процессов, показатель текучести расплава (ПТР) - для сравнительной характеристики сырья и ориентировочного выбора способа переработки, константы и функции реологических уравнений состояния - для математического моделирования процессов, показатель текучести расплава при растяжении - для сравнительной характеристики сырья (тест на формуемость термопластов в волокна и пленки), потери давления на входе в канал -для математического моделирования процессов и сравнительной характеристики сырья, зависимость реологических свойств термопластов от температуры и гидростатического давления, функция диссипации и скорость скольжения расплава по стенке канала - для математического моделирования процессов , условия наступления неустойчивых режимов течения - для определения предельной скорости экструзии при заданных размеров формующего инструмента, кинетика фазовых переходов, температура стеклования и плавления, коэффициенты тепло- и температуропроводности, теплоемкость - для математического моделирования процессов, термостабильность расплава - для определения оптимального объема (размеров) агрегата для переработки термопластов, температурный интервал переработки - для ориентировочного выбора температурного режима переработки, допустимое содержание влаги и летучих в расплаве - для выбора режимов подготовки (сушки) сырья, плотность - для математического моделирования, насыпная плотность гранул и гранулометрический состав - для выбора дозаторов, математического моделирования, технологическая усадка - для математического моделирования, проектирования литьевых форм.

В данном случае термин "математическое моделирование" употребляется в широком смысле и включает любые численные оценки.

Режим переработки и конструкция оборудования должны соответствовать технологическим свойствам сырья. Развитие вычислительной техники позволяет создавать сложные математические модели, которые с достаточной точностью описывают процессы переработки полимеров и являются средством оптимизации этих процессов и конструкции оборудования. Это сравнительно новое направление в методике проектирования технологии переработки предусматривает исследование технологических свойств термопластов с целью не только контроля качества и сравнительной характеристики сырья, но и математического моделирования процессов переработки (определения исходных данных для вычислительных программ) [5].

1.1 Эластические свойства

Одна из основных особенностей термопластов состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла. Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре. Эти виды внутреннего движения — смена конформаций, несвойственные другим твердым телам, придают полимерам сходство с жидкостями. В то же время большая длина искривленных и спиралеобразных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твердого тела.

Для некоторых полимеров в виде концентрированных растворов и расплавов характерно образование под действием поля (гравитационного, электростатического, магнитного) кристаллической структуры с параллельной упорядоченностью макромолекул в пределах небольшого объема—домена.

Термопластам наряду с обычной упругой деформацией свойствен ее оригинальный вид — высокоэластическая деформация, которая становится преобладающей при повышении температуры.

Область высокоэластического состояния является очень важной для переработки термопластов в связи с возможностью получения больших деформаций при небольших напряжениях. Это позволяет использовать простые методы переработки, при которых развиваются небольшие усилия (вакуумное формование листов, раздувание цилиндрических заготовок при получении пленки или полых изделий). В то же время сопротивление деформации в высокоэластическом состоянии достаточно высоко, материал хорошо сохраняет форму, поэтому при переработке не требуется применения внешних опор, за исключением тех мест, где деформация должна быть исключена с целью ограничения размеров изделия.

Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное, характеризующееся лишь упругой деформацией, называется стеклованием. Ниже температуры стеклования: состояние полимера твердое, стекловидное, высокоупругое, выше—эластическое. Температура стеклования разных полимеров находится в пределах от 130К до 300 К. Для детальной характеристики полимеров в специальных условиях в справочной литературе приводятся также значения температур перехода в хрупкое состояние и холодостойкость.

Особенность полимеров состоит также в том, что их прочностные свойства зависят от времени, то есть предельная деформация устанавливается не сразу после приложения нагрузки. Такая замедленная реакция их на механические напряжения объясняется инерционностью процесса смены конформаций. Для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, закон Гука в простейшей форме неприменим, то есть напряжение непропорционально деформации. Поэтому обычные методы испытаний механических свойств применительно к полимерам могут давать неоднозначные результаты.

Высокая эластичность полимеров и сравнительно небольшой интервал рабочих температур позволяет широко применять их в виде пленок, нанесенных на поверхность любых материалов.