Технологические свойства термопластичных композиций на основе блок- сополимера, наполненных хризолитовым асбестом.
Кожахмет М.С.
старший преподаватель кафедры «Проектирование зданий и сооружений»
Иманов А.Н Кажиякбаров Б.К.
Весник Костанайского социально – технический университета им З. Алдамжара\ г.
Костанай,2009.
Аннотацияк статье Иманова А.Н., Кожахмета М.С. Кажиякбарова Б.К.
«технологические свойства термопластичных композиций на основе блок-сополимера, наполненных хризолитовым асбестом.»
В данной статье исследовалось технологическое характеристика материалов, в зависимости от композиционного состава, и установили что увеличение содержание КПМ асбеста приводит к повышению при равных условиях частоты вращения шнека
Иманов А.Н., Кожахмет М.С. Кажиякбаров Б.К. мақаласынның қысқаша мазмұны.
Аталмыш мақалада композициялық құрамына байланысты материалдың технолгиялық сапасы зерттелініп, КПМ асбестінің құрамының ұлғаюына шнектің бірдей жағыдайда айналу жиілігінің артуына әкеліп соғатыны белгілі болды.
Annotation of the article by Kozhahmet M.S
In this article there is information about receipt’s technology of filled compositions on the basis of thermoplastic copolymer’s block having chrysotile asbestos. It is shown that deformational- strengthening properties of researching materials permit to
receive them for the production of constructional building products
Значительная часть термопластичных композиций используется для изготовления деталей и изделий для комплектации машин и агрегатов, эксплуатируемых в различных условиях температурного и механического нагружений.
В связи с этим для обеспечения высокопроизводительных методов переработки КПМ технологические свойства играют роль при проектировании материалов.
Полимерные композиции, содержащие в качестве армирующего
компонента волокнистые минералы, требуют глубокого исследования их технологических свойств на основе результатов реологических, теплофизических свойств КМП, заполняемости каналов формы и оснастки, а также молекулярно-массовых характеристик полимерной матрицы [1].
В настоящей работе ставилась целью исследование технологических характеристик в зависимости от композиционного состава исследуемых материалов, вязкости расплава композиции при течении в различных каналах.
Реологические свойства композиций (вязкость напряжение сдвига, скорость сдвига, коэффициент консистенции) изучали методом капиллярной вискозиметрии на приборе «Реограф-2000» фирмы
«ФайнТехник» (ФРГ) и теплофизические свойства (теплопроводность, теплостойкость, степень кристалличности, температуропроводность изучали на приборе ТА-3000 «Mettle» (Голландия)). Реологические и теплофизические свойства композиций проводили на образцах получаемых по методикам [1-3].
Обработку данных проводили по программам, обеспечивающих работу вышеуказанных проектов.
Закономерности явлений течение расплава получали в результате анализа, проводимого методом планирования эксперимента по полнофакторному методу Адлера, приведенного в [3]
Образцы согласно матрице планирования готовили на 2-х шнековом экструдере «Брабендер». Деформационно-прочностные свойства оценивали по стандартным методикам [2-3]. Технологические параметры получения композиций и приготовления, стандартных образцов (диск, лопатка, цилиндр) представлены в [4-5].
Показано, что производительность экструдера наполненных композиций снижается при N=2-4c-1 и φ =10-30 масс.%, что связано наличием скольжения расплава композиции относительно стенки канала и выражается уравнением:
Q=Qск+Qή, [1]
где Qή– производительность вязкого течения;
Qск – производительность скольжения относительно стенки материального цилиндра.
После соответствующих преобразований получим:
Q=υскπR3+ πR3
n
n
3 /
или Q=
3 ) (
n R
n
ск
[2]
Q является функцией υск и τц при условии наполнения полимерной матрицы 10-30 масс. % асбеста.
На основе анализа экспериментальных данных можно записать эмпирическую формулу:
MKP=(0,65-0,7)*Q, [3]
что справедливо в исследуемом диапазоне N=(0-5c-1).
В таблице 4 представлены физико-механические свойства исследуемых композиций и рекомендаций по выбору переработки при формировании деталей.
Физико-механические свойства ПЭВД композиций и рекомендаций по их переработке в изделия и детали
Таблица 4.
Состав σр ,МПа Ео,,МПа ε ,% ан , Отскок,% tg σ ПТР,
композиций кДж/м2 г/10мм?
БС + 10 масс.% асбест
22 2*105 300 48 30 0,002 3-4
БС + 30 масс.% асбест
20 2*106 150 36 30 0,03 2-3
БС + 50 масс.% асбест
18 4*106 80 28 30 0,04 1-2
С целью оценки выявления степени наполнения на технологические свойства, была исследована зависимость вязкости, напряжения сдвига от степени наполнения полимерной матрицы. На рисунке 1 представлены результаты исследований.
1-ПМ, 2 ПМ+10масс.% асбест, 3ПМ+20масс.% асбест, 4- ПМ+30масс.%, асбест
Зависимость реологических характеристик полимерной композиций от содержания асбеста.
Полученные зависимости полностью находятся в соответствии с положениями о течении расплавов наполненных полимеров (ПМ) и могут быть описаны следующим уравнением:
lgη=lgτ-n*lgγ [4],
Для конкретной композиции реологическое поведение исследуемых материалов при заданной температуре можно записать:
lg lgnlg Ка а В Тi 3( ,
2 -То ), [5]
где n-показатель степенного уравнения, равный 2; Ка- коэффициент формы волокон асбеста; φа-содержание асбеста; Т0-температура при μ=1; В-константа уравнения
Для оценки реальной производительности экструдера(Q) и значение крутящего момента (Мкр) на валу привесного вала экструдера строили расходно-напор ную зависимость:
lg 4 3
R Q
=lg
L PR
2 [6]
где R-радиус канала цилиндра;.Р-давление в цилиндре, МПа L-длина цилиндра МПа
Полученная зависимость представлена на рисунке 2
3
lg 4 R
Q
L PR lg2
Q: 1-ПМ, 2 ПМ+10масс.% асбест, 3-ПМ+30масс.% асбест, Мкр: 1´-ПМ+2'- ПМ+10масс.% асбест, 3'-ПМ+30масс.% асбест Рисунок 4. Зависимость Q и МПа от состава композиций.
Установлено, что увеличение содержания 6 КПМ асбеста приводит к повышению при равных условиях частоты вращения шнека (N).
Как известно, технологические параметры получения и переработки оказывают существенное влияние на конечные свойства композиционных материалов, следовательно, на эксплуатационные свойств конечных изделий.
Эксплуатационные свойства полученных композиций исследовали в статических и динамических условиях нагружения по Динстату. На рисунке 7 показана зависимость ударной вязкости, измеренная в различных условиях.
Глубина надреза: 1-1мм; 2-2мм; 3- без надреза.
Рисунок 3 Зависимость ударной вязкости по Динстату от состава композиции
Метод Динстат предусматривает оценку ударной вязкости с надрезом и без надреза. Из анализа представленных данных следует, что увеличение размеров концентраторов напряжений (надрез глубиной 1-2 мм) снижает сопряженность композиций динамическим признакам (кривая 1и 2). Снижение прочности на удар усиливается при диверсии образцов в диссцилированной воде в течение 24 часовой температуре 25°. Нижний уровень аnпри содержании асбеста 40 масс % (11,5 кДж/м) находится уровне требовании соответствующих НТД.
Следовательно, исследуемые материалы могут быть использованы для производства конструкционных изделий.
Список использованной литературы
1.Калинчев Э.Л. Саковцева Б.С. Свойства и переработка пластмасс - М.: Химия 1987,-
2.Торнер Р.В., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс -М.Химия, 1987,-с 3.А.П. Григорьев, О. Я. Федотов Лабораторный практикум потехнологии пластических масс часть 1. Учебное пособие для химико-технологических ВУЗов- 2еиздание Перераб. и доп.-М.: «Высш. шк.»1977,248с.
4.А.П. Григорьев, О. Я. Федотов. Лабораторный практикум потехнологии пластических масс: Учебное пособие для химико-технологических ВУЗов-2е издание Перераб. и доп.-М.: «Высш. шк.»1986,264с.
5.Барштейн Г.Р. Течение расплавов в условиях переработкитермопластов с минеролоорганническими наполнителями: Дисс..канд.техн. наук.-М., 1988.- 159 с.
