|
|
|
Главная --> Справочник терминов Температуры хрупкости Следует выделить два момента в процессе «плавления» материала. Первый заключается в том, что температуру материала следует рассматривать как важный технологический параметр. Нижним пределом температуры формования является температура, при которой из листа можно сформовать квадратный ящик с прямыми углами без «побеления» на сгибах или каких-либо других видимых дефектов. Максимально допустимой температурой формования считают такую, при которой еще не происходит чрезмерное провисание листа в струбцине и термодеструкция полимера. Провисание происходит вследствие совместного влияния двух факторов — термического расширения и деформирования под действием силы тяжести. Здесь следует отметить, что обычно используемые для термоформования полимеры (АБС-пластик, ударопрочный полистирол) обладают высоким пределом текучести в нагретом состоянии, что и позволяет избежать провисания листа. Самыми важными факторами, определяющими экономичность технологии, являются степень автоматизации и продолжительность цикла [26]. Продолжительность формования складывается из времени нагревания массы до температуры формования и времени, затрачиваемого на химическую реакцию. При 160°С время реакции и составляет от 5 до 10 с. Поскольку теплопроводность формовочных масс относительно низкая, то доминирующей составляющей является время нагревания. Исходя из этого, целесообразно сократить формовочный цикл за счет предварительного нагрева массы вне пресс-формы до температуры несколько меньшей температуры пресс-формы. Опыт показывает, что экономия, полученная за счет усовершенствования технологии, решительным образом влияет на развитие производства пластических масс [27—30]. Рис. 5.19. Зависимость коэффициента вариации показателя двойного лучепреломления на коротких участках Уд„ от температуры формования t. Степень предориентации находится в прямой зависимости от молекулярной массы полиэтилентерефталата, поскольку повышение вязкости способствует замедлению дезориентационного теплового процесса, и в обратной зависимости от температуры формования, снижающей вязкость полимера. В среднем при повышении температуры расплава на 5 °С двойное лучепреломление снижается на 0,2-10~3. Деструкцию полиэфира можно уменьшить, если нагревать расплав до оптимально высокой температуры только перед самым выходом из отверстий фильеры. Такой фильерный комплект описан в патенте [16] фирмы «Дюпон» (рис. 7.9). В предлагаемом устройстве текущий по каналам 6 расплав нагревается электронагревательными элементами 5, размещаемыми в плите 4. Благодаря нагреву появляется возможность уменьшить диаметр отверстий фильеры, что как это видно на рис. 7.10, обеспечивает большую равномерность температуры по сечению струи полимерного расплава, а следовательно, и более равномерную предориентацию. Как можно видеть из рис. 7.9, такая фильера и весь фильерный комплект достаточно сложны по конструкции, что затрудняет их обслуживание. Поэтому конечное решение всегда представляется компромиссом, учитывающим преимущества и недостатки высокой температуры формования, технически целесообразной величины давления, оптимальных в данных условиях диаметра и длины капилляра фильеры. Скорость формования, изменяется в пределах 350— 1500 м/мин и зависит от производительности плавильного устройства, вязкости расплава полимера (молекулярной массы полимера и температуры формования), толщины элементарных и комплексной нитей. Скорость формования, изменяется в пределах 350— 1500 м/мин и зависит от производительности плавильного устройства, вязкости расплава полимера (молекулярной массы полимера и температуры формования), толщины элементарных и комплексной нитей. Переработка ПВХ методом литья под давлением связана с определенными трудностями, так как полимер характеризуется низкой термостабильностью, высокой вязкостью расплава и близостью температуры формования к температуре деструкции. Поведение композиций при переработке определяется рядом параметров, связанных как с характеристиками полимера (средняя молекулярная масса, молеку-248 Скорость формования, изменяется в пределах 350— 1500 м/мин и зависит от производительности плавильного устройства, вязкости расплава полимера (молекулярной массы полимера и температуры формования), толщины элементарных и комплексной нитей. Если на диаграмме состав — температура нанести кривую изовязкости, задав определенное значение вязкости (рис. 104), например то, которое отвечает указанному выше условию низкой необратимой деформации, то для температуры формования Т1 этому значению вязкости будет соответствовать содержание полимера в растворе х\. Чтобы достичь такого состава, отправляясь от исходной концентрации лз0, необходимо испарить из раствора (из формующейся нити) часть растворителя, которая определяется как разность его начального содержания (1—х0) и содержания в точке потери раствором текучести (1—х\), равная (х\—Л'0). Еще одним ограничивающим фактором при подборе пластификаторов являются температуры формования •изделий. Если формование осуществляется методом полива из раствора с последующим испарением легколетучего растворителя, то устойчивость пластификатора и лолимера к высоким температурам не играет существенной роли. Если же изготовление изделий ведется путем механического формования при нагреве, то температура, при которой система достигает необходимых значений внутренними напряжениями. Такая деформация характерна для твердых тел ниже температуры хрупкости Гхр. После снятия приложенного напряжения первоначальная форма тела полностью восстанавливается. Это - твердое "гуковское" тело: деформация быстро и полностью восстанавливается, причем величина деформации пропорциональна приложенному напряжению [см. уравнение (3.1)]. 88. Бартенев Г. М. Природа временной зависимости прочности и механизм разрушения стеклообразных полимеров выше температуры хрупкости.— Высокомолекулярные соединения, т. All, № 10, с. 2341—2347. В качестве примера для иллюстрации предельных состояний полимера рассмотрим диаграмму (рис. 11.1) нагрузка—деформация для полимера при различных температурах (либо при различных скоростях деформации). Кривая / соответствует хрупкому разрушению образца, при котором наблюдаются лишь упругие деформации. В этом случае разрывное напряжение 0Р равно пределу прочности полим-ера. Кривая 2 соответствует разрушению полимера выше температуры хрупкости Гхр в нехрупком (стеклообразном) состоянии, при котором разрушению предшествует вы-нужденноэластическая деформация. Последняя развивается в полимере при достижении предела вынужденной эластичности ав [11.6; 11.7]. При переходе напряжения через значение сг=ав об- блюдаются несколько специфических для полимеров механизмов разрушения, объединяемых общим термофлуктуациошшм механизмом. Так, ниже температуры хрупкости Гхр термофлуктуацион-ный механизм реализуется в наиболее чистом виде. Выше температуры хрупкости в нехрупком твердом состоянии механизм разрушения полимера более сложный. Термофлуктуационный 'механизм является наиболее общим механизмом разрушения твердых тел, так как связан с фундаментальным явлением природы — тепловым движением. В наиболее чистом виде он реализуется при хрупком разрушении, а при других видах разрушения ему сопутствуют релаксационные процессы, которые по мере увеличения температуры играют все большую роль. При хрупком разрушении (ниже температуры хрупкости Т'хр) очагами разрушения обычно являются микротрещины, причем долговечность определяется ростом наиболее опасной микротрещины, которая в своем развитии переходит в магистральную трещину, приводящую к разрыву образца. Разрыв напряженных химических связей происходит под действием флуктуации, возникающих при неупругом рассеянии фононов относительно высокой энергии. Растягивающее напряжение увеличивает вероятность разрыва связей. Для большинства неориентированных полимеров (пластмасс, эластомеров) температура хрупкости лежит ниже 0° С (рис. 11.12). Выше Гхр полимер находится в твердом состоянии вплоть до температуры стеклования 7С, но разрушение полимера в этой области имеет квазихрупкий характер в связи с проявлением релаксационных процессов. Разрушение твердых полимеров в нехрупком состоянии связано с тем, что релаксационные процессы и соответствующие им механические потери играют существенную роль в процессах разрушения выше температуры хрупкости. Рис. 11.12. Зависимость хрупкой прочности ахр и предела вынужденной высокоэластичности ств от температуры АЛЯ .бутадиенстирольного сшитого эластомера СКС-30 (к методике определения температуры хрупкости Гхр) Выше температуры хрупкости Гхр полимер способен к вытяжке без разрушения, если напряжение превышает предел вынужденной высокоэластичности ав, который практически обращается в нуль при достижении Тс. В этой области при напряжениях ниже сгв полимер ведет себя как твердое тело. Однако чем выше температура, тем отчетливее наблюдается процессы медленного развития так называемых трещин «серебра», по терминологии Кувшинского и Бессонова [11. 22], или крейзов, по терминологии Берри [11.23]. В стеклообразном (или кристаллическом) состоянии ориентированный полимер сохраняет молекулярную ориентацию неограниченно долго. Хрупкая прочность и предел вынужденной эластичности такого ориентированного полимера зависят от степени предварительной ориентации. Так как ниже температуры хрупкости предварительно заданная ориентация в процессе испытания полимера не меняется, то влияние степени ориентации на прочность полимера лучше всего выявляется по значению хрупкой прочности. Прочность ориентированных полимеров зависит от угла между растягивающей силой и направлением предварительной вытяжки. На- Рис. V. 18. Кривые растяжения стеклообразного полимера выше (/) и ниже (2) температуры хрупкости. Температура хрупкости соответствует точке пересечения температурных зависимостей ов и ап. Ниже температуры хрупкости ffn < ав, и образец хрупко разрушается прежде, чем достигается значение сгв (рис. V. 19).  Температура достигнет Температура испытания Температура катализатора Температура максимальной Тщательное исследование Температура необходимая Температура оказывает Температура отверждения Тщательно проверить |
- |
Навигация