Предел текучести расплава – Показатель текучести расплава термопластов (ПТР, индекс расплава)

alexxlab | 13.01.2019 | 0 | Вопросы и ответы

Показатель текучести расплава термопластов (ПТР, индекс расплава)

Показатель текучести расплава (ПТР, индекс расплава) – условная величина, характеризующая поведение термопластичного полимера в вязкотекучем состоянии при переработке его в изделия.

Показатель текучести расплава определяется количеством материала (в граммах), выдавливаемого через стандартный капилляр экструзионного пластометра (вискозиметра) при определенных условиях и пересчитанного на время течения 10 мин.

Показатель текучести расплава определяют при условиях, регламентируемых ГОСТ 11645–73. По значениям ПТР можно ориентировочно оценить вязкость расплава термопласта в условиях испытаний.

---

 Определение показателя текучести расплава

Определение показателя текучести расплава термопластов проводят на приборе ИИРТ-М. Принцип действия прибора основан на измерении скорости истечения расплава термопласта через калиброванный капилляр при определенном значении давления и температуры. Необходимое давление на материал создается при помощи поршня с грузом.

Прибор для определения ПТР (рис.1)состоит из нагревательного устройства, опорной плиты и стойки. В верхней части стойки закреплен кронштейн, поворачивающийся на оси, который фиксируется в определенном положении фиксатором. На свободном конце кронштейна смонтировано выдавливающее устройство, состоящее из штурвала 1 и ходового винта. На нижнем конце ходового винта крепится цанга, соединяющая ходовой винт и грузы 2 с поршнем 3. В цангу входят втулка и шарики, которые при поднятии втулки освобождают держатель грузов.

В приборе применяют стандартные капилляры 6 из закаленной стали длиной 8,0 мм и внутренним диаметром 2,095 или 1,180 мм, наружный диаметр должен допускать свободную установку в

цилиндре 4 пластометра. Давление на полимер передается с помощью стального поршня 3 с направляющей головкой. Экструзионная камера обогревается нагревателем до 400°С.

Выдавливающее устройство работает следующим образом: при вращении штурвала против часовой стрелки винт вместе с цангой и закрепленным на ней поршнем с грузом опускается в канал, оказывает давление на полимер 5, под действием которого расплав будет вытекать. При вращении штурвала по часовой стрелке винт поднимается вверх.

Экструзионная камера вставлена в медный корпус и удерживается в нем благодаря конической поверхности. Тепло, необходимое для поддержания в экструзионной камере заданной рабочей температуры от 100 до 400°С, поступает от электрического проволочного нагревателя и контролируется платиновым термометром.

Регулятор температуры состоит из двух галетных переключателей и потенциометра, закрепленных на лицевой панели регулирующего устройства. Для наблюдения за вытекающей массой используется

поворотное зеркало 10. Измерение скорости истечения массы расплава осуществляют при помощи секундомера.

Для испытаний различных термопластов прибор снабжен набором грузов, причем первый груз 3,19Н (0,325 кгс) представляет собой массу поршня. Остальные грузы вместе с поршнем и держателем грузов образуют следующие массы:

• А = 11,77 Н (1,20 кгс)
• А + № 2 = 21,19 Н (2,16 кгс)
• А + № 2 + № 3 = 37,28 Н (3,80 кгс)
• А + № 5 = 49,05 Н (5,00 кгс)
• А + № 5 + № 6 = 98,10 Н (10,00 кгс)
• А + № 6 + № 7 = 122,62 Н (12,50 кгс)
• А + № 2 + № 3 + № 5 + № 6 + №7 = 211,90 Н (21,60 кгс)
• А – обозначение массы поршня с держателем грузов

Для обеспечения фиксации грузов при установке их полного комплекта на держатель наибольший груз рекомендуется надеть сверху.

В комплект прибора входят: нож для среза экструдированного материала, стержень для чистки капилляра, стержень и ерш для чистки экструзионной камеры, поршень для уплотнения термопласта в экструзионной камере, воронки для загрузки термопластов в виде порошка или гранул.

Порядок работы на приборе ИИРТ-М

1.  Включают прибор в сеть за 1 ч до начала испытаний.
2. Устанавливают с помощью датчика необходимую рабочую температуру, которую контролируют с помощью контрольного термометра, опущенного в канал. Если через 1 ч после включения прибора показания термометра будут отличаться от заданной температуры более чем на 0,5°С, следует скорректировать температуру с помощью корректора. После того как в экструзионной камере установится нужная температура, которая в течение 15 мин будет меняться не более чем на ±0,5°С, можно начинать испытания.
3. Подбирают необходимые грузы для испытания конкретного термопласта, надевают их на держатель, предварительно освободив его посредством втулки, и вставляют держатель с грузом в цангу.
4. В экструзионную камеру по окончании установления в ней заданной температуры загружают, тщательно утрамбовывая, навеску исследуемого материала.
5. Затем поворачивают кронштейн влево до щелчка и, проворачивая штурвал против часовой стрелки, вводят конец поршня в цилиндр.
6. После прогрева материала выдавливают с помощью штурвала одну треть массы из канала.
7. Затем поднимают вверх до упора втулку и, вращая штурвал по часовой стрелке, приподнимают цангу вверх. При этом поршень с грузом освобождается и будет опускаться свободно вниз, создавая необходимое давление на полимер.
8. Получив необходимое количество отрезков экструдата (не менее трех), освобождают капилляр и выдавливают оставшийся полимер из камеры.
9. После каждого эксперимента необходимо чистить прибор в нагретом состоянии. Поршень вынимают из камеры и чистят с помощью бязи, прочищают капилляр, очищают экструзионную камеру вначале латунным поршнем, а затем с помощью ерша, обернутого бязью, до зеркального блеска. Во избежание повреждения поверхности поршня, экструзионной камеры или капилляра при удалении остатков термопластов нельзя употреблять абразивы или другие подобные материалы.

---

 Экспериментальная часть

Оборудование и материалы: прибор ИИРТ-М, весы, полимерные термопластичные материалы.

Ход работы: В экструзионную камеру вставляют капилляр в соответствии с требованиями стандартов на материалы. Для полиэтилена и полистирола капилляр должен иметь внутренний диаметр 2,095±0,005 мм.

Перед испытанием для исследуемых материалов выбирают необходимую температуру и нагрузку в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Материал	Температура, °С	Груз, Н (кгс)
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП)	190	21,019 (2,016)
Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП)	190	49,05 (5,00)
Полипропилен (ПП)	190, 230, 260	21,19; 49,05; 98,10 (2,16; 5,00; 10,00)
Полистирол (ПС)	200	49,05 (5,00)
Полиамид (ПА)	230, 275	3,19; 11,77; 21,19 (0,325; 1,20; 2,16)

Нагревают экструзионную камеру и поршень прибора до нужной температуры, выдерживают в течение 15 мин и вводят навеску испытуемого материала в канал прибора. Величина навески материала зависит от предполагаемого значения показателя текучести расплава (табл. 2).

Таблица 2

ПТР, г/10мин	Масса образца, г	Интервалы времени между двумя отсечениями экструдируемого материала, с
До 0,5	4-5	240
0,5–1,0	4-5	120
1,0–3,5	4-5	60
3,5–10,0	6-8	30
10,0–25,0	6-8	10-15
Свыше 25,0	6-8	5-15

 По мере заполнения экструзионной камеры полимером с целью удаления пузырьков воздуха уплотняют материал с помощью специального латунного поршня. Порошкообразные полимеры рекомендуется предварительно спрессовать в таблетку.

После заполнения экструзионной камеры полимером сверху в канал вводят поршень с грузом и выдерживают не менее 4 мин. Время выдержки под давлением указано в стандартах на материал: для полиэтилена оно составляет 4–5 мин, для полистирола – 10 мин. За это время снизившаяся за счет введения холодного полимера температура вновь поднимется до заданной. После истечения времени выдержки под давлением выдавливают с помощью выдавливающего устройства одну треть испытуемого материала. Вытекший отрезок удаляют, после чего освобождают груз. Нагруженный поршень при этом будет опускаться сам. Когда нижняя метка на поршне приблизится к верхнему краю цилиндра, засекают время и одновременно отрезают с помощью ножа экструдат и удаляют его. Последующие отрезки полимера (не менее трех) отрезают через равные промежутки времени в зависимости от его текучести в соответствии с таблицей 2.

Измерение показателя текучести расплава производят до тех пор, пока верхняя метка на поршне не опустится до верхней кромки экструзионной камеры. Если показатель текучести расплава меньше чем 3 г/10 мин, измерения производят в положении, когда верхняя кромка камеры находится между двумя средними метками. Длина отдельных отрезков экструдата может быть 10–20 мм.

Для определения ПТР полученные отрезки взвешивают в отдельности с точностью 0,001 г и выводят среднюю массу. При этом прутки, содержащие пузырьки воздуха, в расчет не принимают.

Показатель текучести расплава полимера (ПТР) вычисляют по формуле:где 600 – стандартное время, равное 600 с; m –средняя масса экструдируемых отрезков, г; t – промежуток времени между двумя последовательными срезами отрезков, с.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов двух определений на трех отрезках материала, расхождение по массе между которыми не превышает 5%.

Сравнивают полученное значение ПТР для исследуемого материала со стандартным по ГОСТу или ТУ на соответствующий материал и делают вывод.

---

 

Список литературы:
Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: справ. пособие. – М.: Машиностроение, 1993. – Т.3. Методы исследования неметаллических материалов. – 283 с.
Пластмассы. Метод определения показателя текучести расплава термопластов: ГОСТ 11645–73. – Взамен ГОСТ11645–65; введ. 01.01.1977. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 12 с.

Автор: Кордикова Е.И., кандидат технических наук, доцент кафедры механики материалов и конструкций БГТУ
Источник: Композиционные материалы: Лабораторный практикум, 2007 год
Дата в источнике: 2007 год

mplast.by

Показатель текучести расплава (ПТР) полиэтилена

Показатель текучести расплава полиэтилена (ПТР полиэтилена) характеризует его вязкость. Данный показатель определяет, сколько полиэтилена под определенным давлением и заданной температуре за десять минут выдавится через тонкий сосуд – капилляр. Чем выше данный показатель, тем полиэтилен более текучий и менее вязкий. Данный параметр имеет важность для выбора способа переработки полиэтилена. Например, для производства пленки методом экструзии необходимо, чтобы расплав был достаточно вязким, поэтому используют марки полиэтилена с низкими значениями ПТР.

Требования к определению показателя текучести расплава полиэтилена

В различных странах существуют стандарты, в которых расписаны температуры и уровень нагрузки рекомендованные для определения показателя текучести расплава полиэтилена. Для разных видов полиэтилена применяют свои нагрузки и температуры. Поэтому сравнение ПТР полиэтилена низкого давления и ПТР полиэтилена высокого давления является некорректным, поскольку для определения показателя текучести берутся разные показатели нагрузки. Сравнивать можно только ПТР материалов одного вида разных марок.

Страна (группа стран)	Наименование стандарта
Россия	ГОСТ 11645-73
Германия	ВШ 53735
США	АСТМВ 1238-73
Европа	ИСО 1133-76

Для измерения ПТР полиэтилена обычно используют системы ИИРТ различных модификаций, принцип действия которых основан на действии капиллярного вискозиметра.

Значение показателей текучести расплава различных видов и базовых марок полиэтилена

Базовая марка	ПТР, г/10 мин.
Полиэтилен высокого давления плотностью 922-926 кг/м3
марки 2	0,24 – 0,36
марки 6	0,56 – 0,84
марки 13	3,4 – 4,6
марки 69	3 – 5
марки 84	16 – 24
Полиэтилен высокого давления плотностью 917-921 кг/м3
марки 7 и 8	1,7 – 2,3
марки 15	5,95 – 8,05
марки 20 и 21	17 – 23
марки 50	0,14 – 0,26
марки 55	0,3 – 0,5
марки 58, 62 и 64	1,5 – 2,5
марки 66	0,825 – 1,375
марки 68	5,25 – 8,75
марки 74 и 84	16 – 24
марки 75 и 76	0,45 – 0,75
марки 77	0,8 – 1,2
марки 78	1,125 – 1,875
марки 80	2,1 – 3,9
марки 81	2,45 – 4,55
марки 82	4,125 – 6,875
марки 83	9 – 15
Полиэтилен высокого давления плотностью 927-930 кг/м3
марки 63	0,375 – 0,625
марки 60	0,6 – 1
Суспензионный полиэтилен низкого давления плотностью 0,948-0,959 г/см3
марки 1	до 0,1
марки 2	0,1 – 0,3
марки 3	0,3 – 0,6
марки 4 и 5	0,5 – 0,9
марки 6	0,9 – 1,5
марки 7	1,2 – 2
марки 8	1,8 – 3
марки 9	3 – 5
марки 10	5 – 10
Газофазный полиэтилен низкого давления
марки 71 с термостабилизатором неокрашенный или слабоокрашенный	0,45 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами черного цвета	0,3 – 0,55
марки 73 с термостабилизатором первичной переработки неокрашенный	0,4 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами, черного цвета стойкий к фотоокислительному старению	0,3 – 0,55
марки 76	2,6 – 3,2
марки 77	17 – 25

propolyethylene.ru

Глава 4. Показатель текучести расплава – Выдувная экструзия – Технологии – Полимеры

Показатель текучести расплава полимерного материала это масса полимера в граммах, выдавливаемая через капилляр при определенной температуре и определенном перепаде давления за 10 минут. Определение величины показателя текучести расплава производят на специальных приборах, называемых капиллярными вискозиметрами. При этом размеры капилляра стандартизованы: длина 8,000 ± 0,025 мм; диаметр 2,095 ± 0,005 мм; внутренний диаметр цилиндра вискозиметра составляет 9,54 ± 0,016 мм. Не целочисленные значения размеров капилляров связанны с тем, что впервые методика определения показателя текучести расплава появилась в странах с английской системой мер.

Условия, рекомендуемые для определения показателя текучести расплава, регламентируются соответствующими стандартами. ГОСТ 11645-65 рекомендует нагрузки 2,16 кг, 5 кг и 10 кг и температуры, кратные 10 ° C . ASTM 1238-62 T (США) рекомендует температуры от 125 ° C до 275 ° C и нагрузки от 0,325 кг до 21,6 кг. Наиболее часто показатель текучести расплава определяют при температуре 190 ° C и нагрузке 2,16 кг.

Величина показателя текучести для различных полимерных материалов определяется при различных нагрузках и температурах. Поэтому надо иметь в виду, что абсолютные величины показателя текучести сравнимы лишь для одного и того же материала. Так, например, можно сравнивать величину показателя текучести расплава полиэтилена низкой плотности различных марок. Сравнение же величин показателей текучести полиэтилена высокой и низкой плотности не дает возможности непосредственно сопоставить текучесть обоих материалов. Поскольку первый определяется при нагрузке в 5 кг, а второй при нагрузке в 2,16 кг.

Следует отметить, что вязкость расплавов полимеров существенно зависит от приложенной нагрузки. Так как показатель текучести того или иного полимерного материала измеряют лишь при одном значении нагрузки, то этот показатель характеризует только одну точку на всей кривой течения в области относительно низких напряжений сдвига. Поэтому полимеры, несколько различающиеся по разветвленности макромолекул или по молекулярной массе, но с одинаковым показателем текучести расплава, могут вести себя по-разному в зависимости от условий переработки. Однако, несмотря на это, по показателю текучести расплава для многих полимеров устанавливают границы рекомендуемых технологических параметров процесса переработки. Значительное распространение этого метода объясняется его быстротой и доступностью.

Экструзионные процессы производства пленок требуют высоких вязкостей расплава, в связи с этим применяются марки сырья с низким показателем текучести расплава.

www.himhelp.ru

Свойства полимеров – технические характеристики полимеров

Показатель текучести расплава

Показатель текучести расплава полиэтилена (ПТР полиэтилена) характеризует его вязкость. Данный показатель определяет, сколько полиэтилена под определенным давлением и заданной температуре за десять минут выдавится через тонкий сосуд — капилляр. Чем выше данный показатель, тем полиэтилен более текучий и менее вязкий. Данный параметр имеет важность для выбора способа переработки полиэтилена. Например, для производства пленки методом экструзии необходимо, чтобы расплав был достаточно вязким, поэтому используют марки полиэтилена с низкими значениями ПТР.

Требования к определению показателя текучести расплава полиэтилена
В различных странах существуют стандарты, в которых расписаны температуры и уровень нагрузки рекомендованные для определения показателя текучести расплава полиэтилена. Для разных видов полиэтилена применяют свои нагрузки и температуры. Поэтому сравнение ПТР полиэтилена низкого давления и ПТР полиэтилена высокого давления является некорректным, поскольку для определения показателя текучести берутся разные показатели нагрузки. Сравнивать можно только ПТР материалов одного вида разных марок.

Страна (группа стран)	Наименование стандарта
Россия	ГОСТ 11645-73
Германия	ВШ 53735
США	АСТМВ 1238-73
Европа	ИСО 1133-76

Для измерения ПТР полиэтилена обычно используют системы ИИРТ различных модификаций, принцип действия которых основан на действии капиллярного вискозиметра.

Значение показателей текучести расплава различных видов и базовых марок полиэтилена

Базовая марка	ПТР, г/10 мин.
Полиэтилен высокого давления плотностью 922-926 кг/м3
марки 2	0,24 — 0,36
марки 6	0,56 – 0,84
марки 13	3,4 – 4,6
марки 69	3 – 5
марки 84	16 — 24
Полиэтилен высокого давления плотностью 917-921 кг/м3
марки 7 и 8	1,7 – 2,3
марки 15	5,95 – 8,05
марки 20 и 21	17 — 23
марки 50	0,14 – 0,26
марки 55	0,3 – 0,5
марки 58, 62 и 64	1,5 – 2,5
марки 66	0,825 – 1,375
марки 68	5,25 – 8,75
марки 74 и 84	16 — 24
марки 75 и 76	0,45 – 0,75
марки 77	0,8 – 1,2
марки 78	1,125 – 1,875
марки 80	2,1 – 3,9
марки 81	2,45 – 4,55
марки 82	4,125 – 6,875
марки 83	9 – 15
Полиэтилен высокого давления плотностью 927-930 кг/м3
марки 63	0,375 – 0,625
марки 60	0,6 – 1
Суспензионный полиэтилен низкого давления плотностью 0,948-0,959 г/см3
марки 1	до 0,1
марки 2	0,1 – 0,3
марки 3	0,3 – 0,6
марки 4 и 5	0,5 – 0,9
марки 6	0,9 – 1,5
марки 7	1,2 – 2
марки 8	1,8 – 3
марки 9	3 – 5
марки 10	5 — 10
Газофазный полиэтилен низкого давления
марки 71 с термостабилизатором неокрашенный или слабоокрашенный	0,45 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами черного цвета	0,3 – 0,55
марки 73 с термостабилизатором первичной переработки неокрашенный	0,4 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами, черного цвета стойкий к фотоокислительному старению	0,3 – 0,55
марки 76	2,6 – 3,2
марки 77	17 — 25

Теплопроводность

Теплопроводность представляет собой способность какого-то материала передавать через себя тепловой поток, возникающий от разности температурных показателей на противоположных поверхностях. Разные материалы проводят теплоту по-своему: одни это делают быстрее (к примеру, металлы), другие значительно медленнее (изоляционные материалы).

Понятие теплопроводности исходит из количества теплоты (Дж), которая в течение 1 часа проходит через образец материала имеющего толщину 1 метр, площадь 1 м. кв., с разностью температуры на плоскопараллельных противоположных поверхностях в 1 К. Обозначается теплопроводность буквой А и выражается в Вт/(м К). Материалы имеющие теплопроводность не больше 0,175 Вт/(м • К), среднюю температуру слоя 298 К и влажность, определенную ГОСТами или ТУ относятся к теплоизоляционным.

Теплопроводность напрямую зависит от плотности материала (теплопроводность возрастает при увеличении плотности), его влажности, пористости, структуры и средней температуры слоя. С повышением пористости теплопроводность снижается, а увеличение влажности материала ведет к резкому росту теплопроводности, но снижает теплоизоляционные свойства. В связи с этим теплоизоляционные материалы необходимо хранить в помещении, а в теплоизоляционных конструкциях предусмотрена защита от попадания влаги в виде покровного слоя.

Полиэтилен представляет собой пластический материал, имеющий хорошие диэлектрические свойства. Ударостойкий, не ломается, имеет небольшую поглотительную способность. Обладает низкой газо и паропроницаемостью, не растворяется в органических растворителях. Полиэтилен изготавливается двух видов – высокого давления и низкого давления.

Полиэтилен легко поддается переработке и подвергается модификации. В результате есть возможность улучшения его теплопроводности и химической стойкости. Несмотря на то, что полиэтилен имеет хорошие теплоизоляционные свойства, в подземных трубопроводах теплоизоляционные свойства грунта иногда более значимы, чем те же свойства самой трубы.

Коэффициент теплопроводности полиэтилена составляет 0,36-0,43 Вт/м0К.
Учеными проводятся испытания по получению полимерного материала, который бы отличался более высокой теплопроводностью. Уже достигнуты определенные результаты, позволяющие использовать полиэтиленовые волокна в качестве более дешевой замены металлам.

Удельный вес

Удельный вес (он же — плотность) полиэтилена меняется в незначительных пределах — от 0,91 до 0,976 г/см3.

В то же время, свойства полиэтилена с высоким удельным весом существенно отличаются от свойств материала с низким удельным весом. Происходит это из-за того, что существуют две различные технологии производства полиэтилена. Фактически, синтезируются два разных материала с одинаковым названием и формулой.

Гирьки для измерения удельного весаСинтезом при высоком давлении (100-280 МПа) получают полиэтилен низкой плотности. В России его обозначают аббревиатурами ПЭНП (низкой плотности) и ПВД (высокого давления), а в англоязычном мире — LD PE (Low Density Polyethylene).

Напротив, полиэтилен высокой плотности получают синтезом при низком давлении (0,1-0,5 МПа). За границей этот материал обозначают как HD PE (High Density Polyethylene), а у нас — ПЭВП и ПНД.

Свойства ПВД (LD PE)
Удельный вес этой разновидности полиэтилена — около 0,92 г/см3. Полимерные цепочки имеют сравнительно небольшую длину, но зато обладают значительным количеством поперечных связей. Температура плавления не превышает 110°C. Материал получается пластичным, он легко тянется и не боится механических повреждений.

Свойства ПНД (HD PE)
Удельный вес выше — порядка 0,95 г/см3. Отличие свойств обусловлено более длинными полимерными цепочками: температура плавления выше 130°C, Этот тип полиэтилена менее пластичен, зато он способен выдерживать более высокую нагрузку.

Внешние отличия разных сортов полиэтилена
Если сравнивать плёнки, полученные из ПВД и ПНД, то первые имеют большую толщину, легче растягиваются и на ощупь кажутся слегка жирными. В отличие от них, плёнки из ПНД очень тонкие, более жёсткие и за счёт этого издают характерное шуршание при смятии. К их недостаткам следует отнести так называемый “эффект молнии” — при точечном проколе плёнка из такого материала может практически без усилия разорваться на две половины.

Свойства смесового полиэтилена (ПСД)
Чтобы избавиться от недостатков, присущих этим двум разновидностям полиэтилена, технологи изобрели материал, называющийся смесовым полиэтиленом. Как ясно из названия, он получается путём смешивания гранул ПВД и ПСД при производстве готовых изделий. Кроме того, к композиции добавляют небольшое количество вспомогательных компонентов, улучшающих внешний вид готового изделия. Меняя пропорции ПВД и ПСД, можно получить материал с заданными свойствами — более пластичный или более жёсткий.

Температура плавления

Температура плавления различных сортов полиэтилена составляет от 103 до 137°C.

Анализируя этот показатель, можно разделить все разновидности этого полимера на две большие группы. У представителей первой группы температура плавления находится в пределах от 103 до 110°C, а у второй — от 130 до 137°C. Отличия связаны с тем, что существуют две принципиально отличающиеся технологии производства полиэтилена. Поэтому свойства материалов, полученных по разным технологиям, заметно отличаются.

Плавление полиэтиленаПри давлении 100-288 МПа синтезируют полиэтилен c низким удельным весом. В России чаще всего его обозначают аббревиатурой ПВД (высокого давления), а за рубежом — LDPE (полиэтилен с низкой плотностью, Low Density Polyethylene).

В отличие от первого метода, полиэтилен высокой плотности получают синтезом при невысоком давлении (0,1-0,495 МПа). Международное общепринятое обозначение этого материала — HDPE (полиэтилен с высокой плотностью — High Density Polyethylene), а у нас — ПНД (то есть низкого давления).

На большинстве изделий из полиэтилена, изготовленных в России, присутствует интернациональная маркировка — HDPE либо LDPE. Мы также будем придерживаться терминологии, принятой во всём мире.

Свойства ПВД
Полимерные цепочки этого материала короткие и разветвлённые, за счёт этого материал имеет низкую плотность — около 0,92 г/см3. Температура плавления ПВД низкая. Этот полиэтилен пластичен — легко тянется и устойчив к механическим повреждениям. За счёт низкого удельного веса он имеет меньшую теплопроводность и теплоёмкость. Из LD PE также изготавливают вспененный полиэтилен, являющийся хорошим теплоизолятором.

Свойства ПНД
Удельный вес — выше, чем у LDPE — порядка 0,95 г/см3. На изменение свойств влияют более длинные полимерные цепочки с меньшим количеством устойчивых поперечных связей. Температура его плавления — высокая. Как следствие, этот материал более жёсткий и выдерживает повышенные нагрузки.

Как отличить ПВД от ПНД
Если сравнивать плёнки, полученные из LD PE и PE HD, то заметно, что первые имеют большую толщину и легче растягиваются, имеют характерный блеск и кажутся навощёнными. Напротив, плёнки из HD PE очень тонкие, более жёсткие, издают характерное лёгкое шуршание при смятии. Поверхность изделий из такого материала обычно не глянцевая, а матовая.

Золотая середина
Существует интересная разновидность, именуемая смесовым полиэтиленом. Он получается путём смешивания расплавов LD PE и HD PE при производстве готовых изделий. Для корректировки свойств материала в расплав вводят модифицирующие добавки. Меняя пропорции LD PE и HD PE, можно получить более пластичный или более жёсткий материал.

Как мы уже отмечали, при увеличении количества поперечных межмолекулярных связей (ветвлений) полиэтилен приобретает пластичность и прочность. Для того, чтобы существенно увеличить количество таких связей, при синтезе полиэтилена при высоком давлении материал подвергают воздействию жёсткого ионизирующего излучения. Называют полученный полимер сшитым полиэтиленом. Его прочность настолько высока, что он успешно применяется для производства всевозможных труб, работающих при повышенном давлении.

Полиэтилен и его теплота сгорания

Сгорание полиэтилена. Важнейшей характеристикой теплота сгорания является для различных видов топлива. Чем выше теплота сгорания, тем выше эффективность использования топлива для нагрева, для работы двигателей и тому подобное.

Для технических и производственных нужд различают высшую и низшую теплоту сгорания. Первая включает в себя энергию, выделенную при полном сгорании некоторого объема вещества и плюс энергию, выделяемую при охлаждении продуктов сгорания. Вторая энергию, которая выделяется при охлаждении продуктов сгорания, не учитывает.

Подробнее про полиэтилен
Полиэтилен является термопластичным полимером, продуктом переработки этилена. Широкое применение полиэтилена очевидно, его можно встретить как в простейших бытовых изделиях, так и в качестве конструкционного материала для очень сложного и ответственного промышленного оборудования.

Полиэтилен, как высокого, так и низкого давления, имеет очень высокую удельную теплоту сгорания. Ничего странного в этом нет, так как полиэтилен – это полимеризированный углеводород.

Диапазон теплоты сгорания полиэтилена, в зависимости от марки – от 44,0 до 47,2 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм).

Для сравнения, средняя теплота сгорания бензина — 42 МДж/кг. А теплота сгорания древесины, издревле применяемой в качестве топлива – 13,8 МДж/кг.

Как показатель, теплота сгорания полиэтилена применяется при расчете категории пожаробезопасности. Для такого случая в качестве расчетной принимается величина для полиэтилена в 46,68 МДж/кг. Важными показателями также в таком случае являются температура воспламенения полиэтилена (306 градусов) и температура самовоспламенения (417 градусов). Категорий пожаробезопасности есть достаточно много, а самый негативный вариант развития событий при пожаре учитывают категории «А» и «Б». Если в помещении достаточно много полиэтилена, именно такие категории пожаробезопасности ему главным образом и присваиваются.

Учитывается теплота сгорания полиэтилена также при проектировании технологического оборудования для его переработки. С учетом количества выделяемой энергии при случайном возгорании полиэтилена такие материалы должны выдержать тепловую нагрузку и не разрушиться. Или же, по меньшей мере, должны препятствовать распространению пламени.

Отходы полиэтилена подлежат переработке. Часто они применяются в виде вторичного сырья, но, при невозможности или нецелесообразности повторного использования такого материала в производстве пластиковых изделий его утилизируют. Наилучшим способом утилизации полиэтилена является сжигание, использование в качестве топлива. В таком случае теплота сгорания используется для расчета количества получаемой тепловой энергии.

polymers.com.ua

2.1.1.Текучесть термопластов

Текучесть характеризует способность материала к вязкому течению под действием избыточного давления в нагретом размягченном состоянии. Благодаря текучести обеспечивается процесс формообразования при литье под давлением (термопласты) прессование (реактопласты).

Текучесть термопластов оценивается по показателю текучести (индексу) расплава, который определяется по ГОСТ 11645 с помощью прибора ИИРТ. Он представляет собой грузовой капиллярный вискозиметр (рис. 2.1). Основной узел прибора – измерительная камера с запрессованным цилиндром, внутрь которого загружается исследуемый полимер. В нижнюю часть прибора вставляется измерительный калиброванный капилляр. Корпус прибора снабжен электрообогревателем с автоматическим регулированием температуры. Выдавливание расплава осуществляется штоком под действием набора грузов (0,325 кг – 21,6 кг).

Размеры измерительной камеры и капилляра стандартизированы, вес грузов и температура измерения выбираются в соответствии с техническими условиями или из стандарта на полимер. Для полимера выбирается температура и вес груза в соответствии со стандартом. Для определения ПТР полиэтилена применяют капилляр d=2.095 мм,  l=8.0 мм,  t =190±0.5 °C.

 

Рис. 2.1. Схема измерения ПТР термопластов
1 – поршень, 2 – материал, 3 – капилляр

Нагрузка для ПЭНП 2,16 кг (ММ уменьшается), для ПЭВП – 5 кг (ММ увеличивается). 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. Термопласт плавится и через 4 мин, когда установится необходимая температура, на поршень кладут стандартный груз. Под давлением груза полимер выдавливается через капилляр. Первую 1/3 материала не учитывают, последующие порции срезают и взвешивают.

 

где m – масса прутка экструдата, г;

t – время, через которое срезали экструдат, с.

ПТР, определенный таким образом является сравнительной величиной. Наиболее полные данные о реологических свойствах можно получить по кривым течения. Для нахождения зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига используются ротационные капиллярные вискозиметры. Найденные величины текучести используются для оценки перерабатываемости полимеров. 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.

 

 

plastichelper.ru

Полиэтилен высокого давления текучесть – Справочник химика 21

    При изучении реологических зависимостей различных полимеров при температурах переработки было замечено, что для каждого метода переработки выделяется отдельная область. При этом для определенной группы полимеров эти области сравнительно узкие. На основе экспериментальных данных по этому принципу состав лена расчетная номограмма для определения температуры расплава термопластов (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиформальдегид и пластифицированный поливинилхлорид) при изготовлении изделий методами экструзии и литья под давлением (рис. 5.48, а). Для удобства расчетов на номограмме нанесена шкала вязкости и шкала показателя текучести расплава. Как видно из номограммы, производство труб или трубчатых заготовок для выдувания осуществляется при более высокой вязкости, чем пленок. Еще меньшей вязкостью должен обладать расплав при литье под давлением. Естественно, что перерабатывать полимеры можно и при иных значениях вязкости, однако при этом возрастает давление в узлах агрегатов, повышаются энергетические затраты и изменяется качество изделий. Следует заметить, что данную номограмму нельзя использовать для всех полимеров. Например, расплавы поликарбоната и полиметилметакрилата имеют высокую вязкость, повышение температуры вызывает их термическую [c.150]
    Полиэтилен низкой плотности. Литье под давлением требует высокой текучести полимера, поэтому целесообразно применять полиэтилен с индексом расплава 2 г/10 мин и выше. [c.133]

    Полиэтилен высокого давления легко перерабатывается экструзией и литьем под давлением, так как он имеет относительно низкие температуру плавления и вязкость расплава при рабочей температуре. Вязкость характеризуется показателем текучести расплава (ПТР), численно равным скорости истечения расплавленного материала через капилляр стандартного размера при определенных температурах и давлении. Номинальное значение показателя текучести различных марок полиэтилена высокого давления находится в пределах 0,3—2 г/10 мин при нагрузке 21,6 Н, а полиэтилена низкого давления — 0,7— 1,2 г/10 мин при нагрузке 50 Н. Переработка полиэтилена низкого давления экструзией и литьем под давле- [c.95]

    Полимеризация этилена может быть проведена под влиянием -облучения. При дозе облучения 36 мегарентген ст( пень пре-вращения этилена в полимер достигает 12,5% уже при давлении 84 ат. Одновременно с процессом полимеризации под влиянием 7-облучения происходит частичная деструкция образовавшегося полимера с последующим соединением продуктов деструкции в новые макромолекулы преимущественно сетчатой формы. Такой полиэтилен размягчается при более высокой температуре, чем полиэтилен высокого давления, имеет меньшую текучесть в размягченном состоянии и не растворяется даже при нагревании. При более высоких давлениях (100 ат и выше) и обычной температуре, а также при значительно меньших дозах облучения (4,5 мегарентген) можно получить твердый полиэтилен с удовлетворительными механическими свойствами. С пони>кением температуры полимеризации возрастает плотность полиэтилена (до 0,95 г см ) и степень его кристалличности. [c.195]

    При плавлении выше 108—110° полиэтилен высокого давления и выше 120—130° полиэтилен низкого давления превращаются в мягкую желеобразную массу, практически не обладающую текучестью. Вязкость наиболее мягких сортов полиэтилена высокого давления при 190° колеблется от 7000 до 700 пуаз самый мягкий сорт имеет при 190° вязкость, в 10 раз большую, чем глицерин при 20° [7—9]. [c.767]

    ПТР — показатель текучести расплава, г/10 мин ПЭВД — полиэтилен высокого давления (низкой плотности) [c.3]

    Полиэтилену высокого давления свойствен парафиновый запах, полиэтиленам среднего и низкого давлений — оттенки запаха спиртового и ароматического характера. При изучении гигиенических свойств полиэтилена было выявлено влияние различных факторов на интенсивность запаха готового изделия. Так, однотипные изделия из.полиэтилена высокого давления, полученного автоклавным способом и в трубчатом реакторе, обладали запахом разной интенсивности. Запах изделий в какой-то мере зависит и от показателя текучести расплава полиэтилена, который в свою очередь связан с молекулярно-массовым распределением и молекулярной структурой полимера. [c.29]

    Возникновение дефектов в кристаллической структуре полиэтилена связано, в первую очередь, с наличием в нем боковых разветвлений. В обычных температурных условиях полиэтилен высокого давления содержит дефектные области, называемые аморфной часть ю,—30—45% полиэтилен низкого давления — 10—20%. От количества дефектных областей зависят такие свойства полиэтилена, как плотность, температура стеклования и температура текучести, поверхностная твердость и модуль упругости, которые уменьшаются с уменьшением плотности упаковки кристаллических образований в полимере. Многие технические свойства полиэтилена определяют также молекулярный вес и степень его полимолекулярности. [c.406]

    Для достижения одной и той же вязкости расплава материала, необходимой для его переработки, высокомолекулярный полиэтилен приходится нагревать до более высокой температуры, чем низкомолекулярный. Литье под давлением полиэтилена низкого давления в зависимости от его молекулярного веса (вязкости) можно производить в пределах от 160—170°С до 350°С. Для оценки текучести полимера обычно используется величина индекса текучести расплава — /з. [c.203]

    При испытании на вальцах контролировалось изменение предела текучести и прочности при растяжении, относительного изменения при разрыве, тангенса угла диэлектрических потерь и морозостойкости соответственно МРТУ-6-05-0889-65 на полиэтилен высокого давления. [c.359]

    Приготовление образцов, их облучение и отжиг проводились по методикам, описанным в предыдущем параграфе. Образцы облучались дозами от 2,5 до 40 Мрад при температурах 50, 85, 110 и 150° С. После облучения в соответствии с Техническими требованиями на полиэтилен низкой плотности (высокого давления) МРТУ—6—05— 889—65 определялись предел прочности при растяжении и удлинении при разрыве, предел текучести, индекс расплава и стойкость к растрескиванию. [c.98]

    Несколько иная картина получается в опытах с полиэтиленом низкого давления. В этом случае при сжатии (рис. 5.11) упрочнение растет значительно больше, чем при растяжении (рис. 5.12). На рисунке приведены условные напряжения и деформации. Кроме того, при растяжении существует небольшой пик текучести, который уменьшается при высоких давлениях. [c.122]

    На эффективную вязкость расплава полиэтилена существенно влияет градиент скорости. Десятикратное увеличение у приводит к снижению вязкости полиэтилена в три-четыре раза э. С понижением температуры, приводящей к увеличению вязкости, расплав становится более чувствительным к напряжению сдвига. В этом случае изменение скорости сдвига в заданных пределах вызывает более резкое изменение вязкости расплава. Поскольку величина у влияет на вязкость, она, естественно, определяет также режим течения и показатель степени п. По данным С. И. Клаза и Е. Е. Глухова , исследовавших реологические характеристики иолиэтиленов высокого давления, при низких скоростях сдвига ( 100 сек ) значение п возрастает примерно до 2,5. При тех же соотношениях скоростей сдвига для полиэтилена низкого давления показатель п равен 1,9 и 3,2 соответственно . Полиэтилен низкого давления обладает меньшей текучестью по сравнению с полиэтиленом высокого давления, что необходимо учитывать при переработке этих двух типов полимеров. [c.103]

    Пример № 1. При разработке процессов полимеризационного наполнения термопластов в качестве наиболее перспективного полимера был выбран полиэтилен высокой плотности, получаемый на катализаторах Циглера, На перво.м этапе исследований был синтезирован высокомолекулярный материал с низкой текучестью расплава. При формировании планов комплексных технологических исследований ставилась задача разработать текучий материал с использованием для этой цели методов регулирования молекулярной массы в ходе синтеза и комбинирование высокомолекулярной оболочки вокруг частиц наполнителя с низкомолекулярной матрицей. В дальнейшем в ходе исследовательских работ выяснилось, что при регулировании молекулярной массы полиэтилена механические свойства композита резко ухудшаются. Не удалось получить оптимального баланса свойств и при смешении высокомолекулярного полимера с низкомолекулярным. Вместе с тем детальное изучение свойств высокомолекулярного композиционного материала показало, что он может представлять самостоятельный интерес как конструкционный материал с высокой ударной вязкостью, хорошей износостойкостью и высокой жесткостью. Однако для его переработки не подходили такие традиционные методы, как экструзия и литье под давлением. Нужно было разрабатывать специальные методы спекания, прессования и штамповки. [c.82]

    При получении выпускных форм пигмента методом введения пигмента в расплав полимера в качестве носителей наиболее часто используют полиэтилен низкого и высокого давления, полиизобутилен, полиэтиленоксид, воска (полиэтиленовый и полипропиленовый), низкомолекулярный полистирол, твердые (но не отвержденные) эпоксидные смолы, канифоль и ее эфиры и т. д. Для получения выпускных форм с удовлетворительной диспергируемостью пигмента в полимере рекомендуется применять носители с показателем текучести не более 25 г/Ш мин [64]. [c.116]

    Например полиэтилен 11512—070—это полиэтилен, полученный при высоком давлении (1), базовая марка 15, усреднение проведено в расплаве (1), плотность в пределах 0,910—0,919 г/см (2), показатель текучести расплава 7. Полиэтилен 20506-040 — это полиэтилен, полученный при низком давлении (2), базовая марка 05, усреднение проведено без подогрева (0), плотность в пределах 0,950—0,959 г/см (6), текучесть расплава 4. [c.60]

    Пределы текучести сополимеров ниже пределов текучести полиэтилена высокого давления того же молекулярного веса. Сополимеры этилена с акриловыми мономерами отличаются от полиэтилена более низкими температурами хрупкости, повышенными значениями ударной вязкости. Эти свойства сополимеров рекомендуется использовать для получения композиций с полиэтиленом и полипропиленом, имеющих пониженную температуру хрупкости [1, 193]. [c.42]

    Сварка полиэтилена основана на способности его при нагревании переходить в вязкотекучее состояние, при котором протекают процессы взаимной диффузии молекул или их звеньев двух контактируемых поверхностей. Благодаря высокой текучести полиэтиленового расплава можно за короткое время при малых давлениях осуществить диффузию, обеспечивающую получение сварного шва прочностью 100% (равной прочности основного материала). Для улучшения условий контактирования применяют присадочный материал —цилиндрические полиэтиленовые жгуты диаметром 3—4 мм. Полиэтилен не способен свариваться с другими материалами. [c.184]

    Полиэтилен низкой плотности имеет более низкую, а высокой плотности — более высокую температуру размягчения. Важный показатель технологических свойств полиэтилена — текучесть расплава, или индекс расплава , который характеризуется скоростью истечения расплава через сопло (капилляр) с определенным диаметром при определенных температуре и давлении. Чем больше величина индекса расплава (т. е. больше скорость истечения расплава испытуемого полиэтилена), тем меньше молекулярная масса полиэтилена. [c.59]

    Полиэтилен без сушки можно перерабатывать на экструдере или машинах для литья под давлением (см. далее) в нити, пленку, рукава, трубы, профили или изделия сложной конфигурации. Последние с блестящей поверхностью и оптимальными физикомеханическими свойствами получают в том случае, когда (в зависимости от толщины стенки изделия) инструмент нагревают до 50—70° С, а например, при изготовлении труб и профилей последние на выходе из фильеры охлаждают холодной водой. Усадка при экструзии составляет всего 1,4—2,6%. Из-за высокой текучести полиэтилена (как, впрочем, и полистирола) формы должны хорошо закрываться. Фильеры должны иметь автоматические запорные устройства машины, в свою очередь, следует [c.191]

    Полиэтилен низкого давления обладает большей степенью кристалличности (75—85%), более высокой температурной текучестью. Полиэтилен высокого давления менее кристалличен (55—677о), поэтому покрытия имеют большую эластичность. Технологические параметры процесса напыления полиэтилена высокого и низкого давлений несколько отличаются последний требует более высоких температур оплавления. [c.121]

    Последние три цифры, написанные через дефис, указывают десятикратное значение показателя текучести расплава. Например, полиэтилен 11802-070 — полиэтилен высокого давления с порядковым номером базовой марки 18, усередненный холодным смешением, плотностью от 0,910 до 0,919 г/см и показателем Текучести расплава 7 г/10 мин. [c.9]

    Термическое разложение в условиях экструзии и литья под давлением характеризуется увеличением показателя текучести расплава. Полипропилен, содержащий большое число третичных углеродных атомов, имеет пониженную стойкость, и высокие температуры переработки сказываются на нем сильнее, чем на полиэтилене. В ус.ловиях переработки разложению полимера способствует и напряжение сдвига. У полипроцилена, который в противоположность полиэтилену всегда должен содержать антиоксиданты, термостабилизация чаще всего комбинируется со стабилизацией против окисления, так как многие антиоксиданты и их синергические смеси могут одновременно играть роль и термостабилизаторов. [c.357]

    При полимеризации в автоклавном реакторе получают полиэтилен лучшего качества, чем при полимеризации в трубчатом реакторе [5, с. 40]. Нестабилизирован-ный полиэтилен высокого давления, полученный в присутствии перекисных инициаторов, выделяет тем меньше химических веществ, чем выше его показатель текучести расплава. [c.67]

    В изученном диапазоне температур полукристаллические полимерные материалы деформируются пластично при растяжении и сжатии. На рис. 6.18 приведены зависимости Токт(сгср) для полиэтилена высокого давления при ц= 1. Для этого материала кривые при различных значениях ц, близки друг к другу. Таким образом, полиэтилен высокого давления можно рассматривать как пример материала, поведение которого действительно соответствует теории Мора, — случай достаточно редкий. Так как одно уравнение описывает деформацию при x= l, отношение пределов текучести при растяжении и сжатии будет равно [c.169]

    Метцнер и сотр. определяли расширение струи полиэтилена высокого давления и полипропилена. Отмечено постепенное увеличение расширения с возрастанием градиента скорости, при этом максимума на кривой не обнаружено (рис. 50). Увеличение угла наклона кривой для полипропилена авторы объясняют большим по сравнению с другими полимерами проявлением эластичности при течении полипропилена. Кривая для полиэтилена высокого давления не характерна, так как она относится к полимеру с низким молекулярным весом. Полиэтилен высокого давления обладает меньшей текучестью, чем полипропилен, и для него эффект расширения должен быть выражен более заметно. [c.128]

    Свойства внешне похож па полиэтилен высокого давления. Прозрачен в тонких слоях обладает хорошей текучестью, хорошо формуется, экструдируется устойчив против больнишства растворителей и химически активных сред, за исключением ще-ЛОЧН1.1Х металлов и некоторых галоиди-рованных соединепий. Температура эксплуатации до 204,4° у Teflon — до 260°. [c.221]

    ПЭВД выпускается по ГОСТ 16337—70 нескольких марок. Марки ПЭВД различаются по показателю текучести расплава и плотности. Название базовых марок состоит из слова полиэтилен и восьми цифр. Первая цифра — условно обозначает способ полимеризации. Цифра 1 указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает при высоком давлении в трубчатых реакторах и реакторах с перемешивающим устройством автоклавного типа в присутствии инициаторов радикального типа. Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Все марки полиэтилена, получаемого в автоклавном реакторе, имеют порядковый номер до 50, а в трубчатом — после 50. Четвёртая цифра указывает па степень гомогенизации О — усередненный холодным смешением, 1 — гомогенизированный в расплаве. Пятая цифра соответствует группе плотности (в г/см ) марки полиэтилена  [c.9]

    Таким образом, механические свойства и характер разрушения полипропилена сильно изменяются под влиянием гидростатического давления. Характер разрущения этого материала под давлением отличается от такового у металлов, а также у тефлона и полиэтилена. В полиэтилене под действием высокого давления (5600 кгс1см или выше) образуется шейка (как у металлов), далее с ростом напряжения уменьшается поперечное сечение шейки до разрыва. У образцов из политетрафторэтилена при любой величине гидростатического давления шейка не образуется, при увеличении давления имеет место только уменьшение деформации и более хрупкое разрушение. Рост предела текучести и модулей упругости с повышением давления является общим для всех трех полимеров (полиэтилена, полипропилена и политетрафторэтилена). Возрастание напряжения, модулей упругости и уменьшение предельной деформации полипропилена с увеличением гидростатического давления является, так же как и у других полимеров, результатом возрастающего торможения сегментального движения за счет уменьшения удельного объема. [c.143]

    Эти авторы измеряли также прочность при сдвиге, предел текучести и сравнивали величину их отношения с наблюдаемым значением коэффициента 5 для политетрафторэтилена, политрифторхлорэтилена и поливинилхлорида, поливинилиден.хлорида и полиэтилена. Во всех случаях, за исключением политетрафторэтилена получали хорошее соответствие между величинами и 5/Р, они отличались не более чем в 2 раза четверть всех исследованных полимеров давала величину рз, большую, чем З/Р. Наилучшее согласие было получено для полиэтилена ( 15 = 0,33 и 5/Р = 0,31). Это наводит на мысль, что если благодаря высоким местным давлениям прочность возникающих зон схватывания увеличена, сдвиг при скольжении происходит в объеме, а не на межфазной границе с полиэтиленом. Было обнаружено также, что пленки полиэтилена, перешед- [c.312]

    Оптимальный молекулярный вес не обязательно должен Ьыгь очень высоким, поскольку сопротивление растрескиванию, с одной стороны, растет с увеличение.м молекулярного веса, а с другой — определяется способностью к релаксации напряжений, которая уменьшается с ростом молекулярного веса. Кроме того, индекс расплава сам по себе не может быть точны.м критерием оценки эксплуатационных качеств. Он не полностью отражает характер зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига для расплавленного полимера и поэтому не может дать правильного представления о текучести и способности к релаксации в условиях получения изделий. Один полиэтилен может быть значительно меиее вязок и менее эластичен при температурах и давлениях впрыска, чем другой, имеющий такой же индекс расплава (из первого будут получаться отливки с меньшими внутренними напряжениями). [c.369]

    Полиэтилен для литья под давлением может применяться нестабилизирован-ный ввиду кратковременности процесса нагрева его и отсутствия контакта с воздухом. В полиэтилен не вводятся также и смазки вследствие достаточно высокой текучести расплава. Однако высокая текучесть полиэтилена требует тшйтельной пригонки плит формы друг к другу для обеспечения возможно тонкого грата. [c.209]

    Продукт полимеризации пропилена в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов (АШз, Т1С з и др.) в среде углеводородных растворителей. Бесцветный полимер без запаха и вкуса. Внешне напоминает ПЭВД. Т. пл. 170—172° плотн. 0,92—0,93. По химической стойкости приближается к полиэтилену, однако в большей степени склонен к окислению. Применяется для изготовления тех же изделий, что и полиэтилен. Для получения покрытий используют мелкодисперсный порошок марки ПП-1 с показателем текучести расплава 10—30 г/10 мин. Трубы из П. выдерживают более высокие температуры, чем из полиэтилена высокой и низкой плотности, и поэтому применяются для аодачи горячей воды, а также на водопроводах, работающих под давлением 10 МПа. По морозостойкости они значительно уступают полиэтиленовым. [c.21]

    Пример №4. Ранее уже упоминалось об относительной неудаче американской фирмы Standard Oil of Indiana исследователи которой первыми синтезировали полиэтилен при низком давлении. При оценке технологических и потребительских свойств нового материала прототипом для сравнения был выбран полиэтилен низкой плотности, поскольку считалось, что создан был конкурирующий материал. При такой постановке задачи новый материал получил у экспертов, естественно, отрицательную оценку он имел более низкую текучесть расплава, меньшие гибкость и прозрачность, более высокую жесткость. На основании такой оценки новый материал был забракован. [c.49]

---

chem21.info

Влияние пластифицирующих добавок на качество переработки полимеров

Главная / Архив / Информационные статьи и описание продукции с прежнего сайта / Влияние пластифицирующих добавок на качество переработки полимеров

В процессе переработки термопластов литьем под давлением или экструзией одной из важнейших характеристик материала является показатель текучести расплава полимера. От этой величины зависит возможность его переработки тем или иным способом.

Значение показателя текучести расплава полимера определяет оптимальный режим переработки – температуру, скорость вращения шнека, давление впрыска (в случае экструзии и литья). Переработка полимеров в изделия предполагает проведение процесса при оптимальной вязкости расплава полимера, позволяющей в условиях наилучшего сочетания параметров переработки за минимальный отрезок времени получать качественную продукцию при минимуме энергозатрат.
В подтверждение тому, что вязкость расплава полимера должна быть оптимальна, охарактеризуем крайние случаи. Высокая текучесть материала в процессе литья может привести к тому, что изделия будут иметь большой облой – расплав полимера будет проникать в места стыковки частей формы по линии разъема. В этом случае к литьевой форме предъявляют жесткие требования относительно плотности прилегания формообразующих деталей и наличия различных зазоров. Полимеры с высокой степенью текучести при переработке методом экструзии отрицательно влияют на пластикационную производительность так как расплав образует достаточно большой обратный поток между материальным цилиндром и шнеком. При литье полимеров с высокой текучестью необходимо использовать самозапирающиеся сопла, то есть при переводе производства с низкотекучего материала на высокотекучий потребуется модифицировать сопло литьевой машины.
Для материалов с высокой текучестью свойственны невысокие механические свойства и большая степень усадки, чем для материала с низкой текучестью. Вместе с тем, переработка материалов с низкой текучестью усложняет процессы заполнения литьевой формы, что приводит к повышению энергозатрат. Их переработка требует повышения температуры, что в свою очередь понижает производительность за счет увеличения времени охлаждения готовых изделий. Переработка высоковязких расплавов полимеров происходит при относительно высоких давлениях, что может привести к анизотропии механических свойств изделий, а также к их дальнейшему короблению.
Какой по величине должна быть оптимальная вязкость расплава того или иного полимера и как ее достичь при переработке? Ответ на первую часть вопроса в данном случае дать невозможно. Так как для этого необходимо учитывать четыре момента: марка полимера, способ переработки, оборудование, получаемое изделие. Эта задача может весьма успешно решаться экспериментально. Путем варьирования параметров переработки достигается оптимальное значение вязкости.
Полимеры перерабатывают в вязкотекучем состоянии, которое характерно для интервала температур, находящегося между температурой плавления и температурой деструкции. Для разных полимеров этот интервал различный. Если необходимо повысить текучесть полимера, повышают температуру, при этом наблюдается линейная зависимость одного параметра от другого. Как уже говорилось выше, ценой понижению вязкости расплава будет повышение энергозатрат и увеличение времени производства изделия.
Что касается повышения давления вспрыска при литье, то изменение этого параметра приводит к тому, что плотность расплава полимера увеличивается, следовательно, увеличивается и вязкость. В некоторых случаях, таким образом удается устранить брак, связанный с недостаточной заполняемостью формы и уплотнением полимера в форме. Следует отметить, что устранение брака присходит не за счет снижения потерь давления, возникающих при застывании материала. Повышение частоты вращения шнека при переработке методом экструзии способно понизить вязкость расплава полимера в материальном цилиндре. Это происходит за счет повышения температуры расплава. При увеличении частоты вращения, механическая энергия частично переходит в тепловую, в результате этого повышается температура расплава. Однако эти процессы могут сопровождаться возникновением местных перегревов полимера, которые приводят к деструкции и повышениям противотока и сопротивления головки. То есть, при повышении частоты вращения давление в головке будет возрастать, а вязкость полимера – понижаться.
Следует учесть, что не всегда удается решить проблемы производства, изменяя только технологические параметры. Например, невозможно переработать конкретный материал в изделие, когда текучесть полимера не дает возможности получить заданное изделие вследствие недоливов материала. Повышение температуры возможно в достаточно узком пределе, выше которого начинается деструкция полимера.
Переход от материала с низкой к материалу с более высокой текучестью может быть экономически нецелесообразен. Часто такая проблема возникает при переработке вторичных полимеров в относительно крупногабаритные изделия. В таком случае рекомендуют применять пластифицирующие или, как их еще называют, процессинговые добавки. Они улучшают процесс переработки, а также повышают качество готовых изделий. В основном, действие таких добавок заключается в комплексном воздействии на перерабатываемый расплав полимера: понижается вязкость расплава полимера, и, следовательно, повышается его текучесть. Добавки содержат стабилизаторы и антиоксиданты, предотвращающие механо-термическую деструкцию, окисление и выделеие низкомолекулярных продуктов в процессе переработки. При использовании вторичных полимеров такие добавки дают возможность варьировать процесс переработки за счет изменения технологического режима без риска начала термодеструкции. В их состав входят процессинговые добавки. Это внутренняя смазка, которая и способствует повышению текучести за счет снижения сдвиговых напряжений между макромолекулами полимера.
Введение добавок способствует:
● уменьшению энергопотребления за счет снижения нагрузки на шнек;
● понижению температуры переработки;
● повышению производительности;
● снижению процента брака;
● снижению износа перерабатывающего оборудования в результате внутренней смазки полимера;
● уменьшению нагара на рабочих частях оборудования за счет интенсификации процессов течения полимера;
● улучшению внешнего вида изделий;
● повышению некоторых физико-механических свойств.
В настоящее время на рынке присутствует достаточное количество разнообразных добавок. В таблице приведены результаты лабораторных испытаний группы пластифицирующих добавок. Основной целью было выяснить, насколко они способны повлиять на переработку распространенных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен и полистирол, а также на их свойства. Результаты испытаний показали позитивное влияние плаятифицируюцих добавок как на процесс переработки термопластов (имеется в виду повышение текучести), так и на механические свойства изделий (таблица). Однако, проанализировав полученные данные, невольно задаешься вопросом, необходима ли достаточно дорогая добавка для переработки полимеров или можно обойтись без нее? Повышение прочности и снижение текучести полимера происходит незначительно. При достаточном многообразии добавок нет гарантии, что они все дают стабильно позитивный эффект от их применения. В любом случае, перед тем, как принимать решение о закупке партии добавок и их применении в производстве следует провести испытания, или хотя бы опробовать их на производстве.
Для переработки вторичных пластиков разработаны специальные добавки. В некоторых случаях проще и дешевле подобрать уже специально разработанную добавку, чем по отдельности вводить в расплав полимера антиоксиданты, стабилизаторы, внутренние смазки и так далее.

Усредненные результаты испытаний группы пластифицирующих добавок

Показатель	полиэтилен низкого давления		полипропилен		полистирол ударопрочный
	Количество добавки при переработке, %
	0%	3%	0%	3%	0%	3%
ПТР,г/10 мин.	0,10	0,15	15,00	15,70	2,60	3,60
Прочность на разрыв, МПа	25	26	39	40	32	33
Относительное удлинение, %	250	270	270	300	3	3
Ударная вязкость, кДж/м2	–	–	35	37	27	28
Теплостойкость по Вика,оС	120	118	160	157	90	90

По материалам журнала “Полимеры-деньги”

Специалисты ОДО «Поликонта» помогут квалифицированно подобрать необходимые добавки для решения возникающих проблем в производстве полимерных материалов!

www.polikonta.com