Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Типы связующих,используемых при получении армированных пластиков.
Состав органопластиков может быть весьма различным в зависимости от назначения и комплекса желаемых свойств. В качестве армирующих чаще всего применяются следующие АВН: полиэфирные (для органопластиков электротехнического назначения); термостойкие, например, из метаарамидных волокон (для органопластиков, эксплуатируемых при высоких температурах, в том числе электротехнического и антифрикционного назначения); параарамидные (для высокопрочных и высокомодульных органопластиков).
В качестве связующих используются фенолформальдегидные, полиэфирные, а также эпоксидные, эпоксифенольные, полиимидные и другие реактопласты (последние - для высокопрочных органопластиков). Содержание связующего в зависимости от схемы армирования составляет 30...50%.
В качестве термопластичных матриц используются полиолефины (полиэтилен высокой плотности, полипропилен), фторопласты, поливинилхлорид, полиуретаны и др. Содержание наполнителя составляет от 5 до 70% (об.), реже - более высокое. Введение в термопласты АВН повышает их механические свойства и эксплуатационные характеристики. Достижение наиболее высоких механических характеристик требует использования высокомодульных армирующих наполнителей: нитей, жгутов, лент, тканей, материалов на основе резаных волокон, а также высокопрочных термореактивных связующих с высокой адгезией к арамидным волокнам. Применение резаных арамидных волокон и нетканых материалов менее эффективно, так как в этих случаях высокие механические свойства арамидных волокон не реализуются полностью, однако оно все же позволяет рационально использовать отсортированные партии арамидных волокон или АВН с более низкими показателями свойств.
В качестве матриц часто используются эпоксидные, эпоксифенольные, полиимидные и другие модифицированные связующие на основе эпоксидов и полиимидов. Реже - термостойкие термопласты. Применение обычных типов термореактивных и термопластичных матриц, как правило, не позволяет использовать высокие механические и термические свойства арамидных волокон и потому малоэффективно.
Стеклопластики: В качестве наполнителей используются рубленые базальтовые волокна, нити, жгуты, ткани, нетканые материалы, в редких случаях - бумаги. В качестве связующих используются те же виды, что и в производстве асбо- и стеклопластиков.Технология переработки базальтопластиков и стеклопластиков в композиты и изделия также во многом похожа. Основной метод переработки - прессование под давлением до 30...50 МПа
Углепластики: В качестве полимерных матриц применяются преимущественно термореактивные смолы (эпоксидные, полиимидные, фенольные), а также термостойкие термопласты: ароматические полиамиды, полисульфоны, поликарбонаты. Применение низкоплавких термопластов типа полиолефинов, алифатических полиамидов мало целесообразно, так как они не позволяют реализовать многие свойства углеродных наполнителей. Углепластики на основе фенольных и полиимидных связующих, а также углерод-углеродные материалы используются в качестве высокотермостойких конструкционных изделий и покрытий. Выбор указанных связующих обусловлен тем, что при карбонизации они превращаются в кокс с высоким выходом по углероду, образуя при этом достаточно прочную углеродную матрицу. Углерод-углеродные материалы могут эксплуатироваться при высоких температурах, а в инертной среде - до 2500°С.
Арамидопластики: В качестве матриц часто используются эпоксидные, эпоксифенольные, полиимидные и другие модифицированные связующие на основе эпоксидов и полиимидов. Реже - термостойкие термопласты. Применение обычных типов термореактивных и термопластичных матриц, как правило, не позволяет использовать высокие механические и термические свойства арамидных волокон и потому малоэффективно. Свойства арамидопластиков наиболее высокие среди различных видов органокомпозитов. Их механические характеристики сведены в табл. 7, табл. 8. По удельному модулю упругости арамидопластики превосходят стеклопластики почти в 2 раза, а по прочности - в 1,3...1,8 раза. Они имеют высокие усталостные характеристики, устойчивы к вибрации и обладают высоким коэффициентом поглощения звука и вибрации.
14.Поликонденсация.Характеристика полимеров для ПК.
Поликонденсация-ступенчатый процесс, при к-ром мономеры, взаимодействуя друг с другом, исчерпываются на сравнительно ранней стадии р-ции, а высокомол. полимер образуется обычно в результате р-ций ранее образовавшихся олигомеров и полимерных цепей при глубине превращения функц. групп, близкой к 100%. При поликонденсации часто возможны обратная и разл. обменные р-ции (см. ниже). В зависимости от вклада этих р-ций различают равновесную (обратимую) поликонденсацию, когда вклад указанных, особенно обратной, р-ций велик, и неравновесную (необратимую) поликонденсацию, когда эти р-ции не оказывают практически влияния на процесс образования полимера. В качестве мономеров в поликонденсации используют соед., содержащие в молекуле не менее двух функц. групп. Их можно разделить на три осн. типа. 1) Мономеры (напр., диамины или дихлор-ангидриды дикарбоновых к-т), содержащие в молекулах одинаковые функц. группы, не способные в определенных условиях реагировать между собой. Полимер в этом случае образуется в результате поликонденсации разных мономеров, способных взаимодействовать друг с другом, напр.:
2) Мономеры (напр., гидроксикислоты или аминокислоты), содержащие разл. функц. группы, к-рые способны реагировать друг с другом, приводя к образованию полимера, напр.:
3) Мономеры, содержащие одинаковые функц. группы, способные реагировать между собой в данных условиях, напр. гликоли, поликонденсация к-рых приводит к образованию простых полиэфиров:
Для поликонденсации наиб. распространены мономеры с амино-, кар-бокси-, гидрокси-, меркаптогруппами, из к-рых получают важнейшие типы поликонденсац. полимеров. В отличие от полимеризации, при к-рой для получения определенного полимера обычно требуется один мономер, поликонденсац. полимеры одного типа можно синтезировать из мономеров с самыми разнообразными функц. группами. Напр., при получении сложных полиэфиров гидроксилсодержащие мономеры м. б. заменены на галогенсодержащие или сложные эфиры, а вместо карбоновых к-т можно использовать их хлорангидриды, эфиры, соли, ангидриды и т. п. Естественно, что при такой замене меняются закономерности и условия поликонденсации, тип катализа, характер концевых групп в образующихся макромолекулах и, кроме того, появляются возможности получения полимеров с заданным комплексом технол. и эксплуатац. св-в. В общем виде схема основной р-ции поликонденсации-роста цепи-м. б. представлена след, образом.:
Кинетика поликонденсации, включающей бесконечное число актов роста цепи, как правило, с трудом поддается количеств. анализу. Для его упрощения вводят след. допущения (допущения Fлори): 1) реакц. способности обеих однотипных функц. групп бифункцион. мономера одинаковы; 2) реакц. способность одной функц. группы бифункцион. мономера не зависит от того, прореагировала или нет др. группа; 3) реакц. способность функц. группы не зависит от размера молекулы, с к-рой она связана. При этом описание кинетики поликонденсации становится таким же, как кинетики аналогичных р-ций низкомол. соединений (см. Кинетика химическая). Во многих случаях указанные допущения перестают быть справедливыми: имеются бифункцион. мономеры, у к-рых однотипные функц. группы различны по активности или у к-рых реакц. способность второй функц. группы уменьшается или возрастает после того, как прореагировала первая. Кинетическая и др. характеристики равновесной и неравновесной поликонденсации сильно различаются. Равновесная поликонденсация характеризуется малыми скоростями [константа скорости 10 -3 -10 -5 л/(моль·с)], сравнительно большими значениями энергии активации (80-160 кДж/моль), она м. б. как экзо-, так и эндотермической. Неравновесная поликонденсация обычно протекает с высокой скоростью [константа скорости до 105 л/(моль·с)], как правило, она сильно экзотермична и характеризуется низкими значениями энергии активации (8-40 кДж/моль). Максимально возможная мол. масса полимера, получаемого равновесной поликонденсацией, определяется термодинамич. факторами и м. б. определена по ур-нию: , где [Z]-концентрация низкомол. продукта поликонденсации в реакц. системе. Из этого соотношения следует, что для получения высокомол. полимеров поликонденсацию следует проводить в условиях, максимально благоприятствующих удалению или связыванию низкомол. продукта, напр. в вакууме, в токе инертного газа, при высоких т-рах. В неравновесной поликонденсации мол. масса полимера не определяется термодинамич. факторами; большое значение для получения высокомол. полимеров в этом процессе имеет уменьшение вклада побочных р-ций.
16.Технологические приемы проведения полимеризации.
БЛОЧНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ (полимеризация в массе, полимеризация в блоке), способ синтеза полимеров, при к-ром полимеризуются жидкие неразбавленные мономеры. Помимо мономера и возбудителя (инициатора, катализатора) реакционная система иногда содержит регуляторы мол. массы полимера, стабилизаторы, наполнители и др. компоненты. Механизм блочной полимеризации может быть радикальным, ионным или координационно-ионным. В конце процесса реакционная система м.б. гомогенной (расплав полимера, его р-р в мономере) или гетерогенной, в к-рой полимер образует отдельную жидкую или твердую фазу. Обычно в результате блочной полимеризации получают продукты, макромолекулы к-рых имеют линейное или разветвленное строение. Особый случай - блочная полимеризация многофункциональных мономеров или олигомеров, приводящая к образованию трехмерных сетчатых полимеров. Преимущества блочной полимеризации перед др. способами полимеризации: 1) более высокая степень чистоты получаемых полимеров, обусловленная отсутствием примесей, привносимых р-рите-лями или диспергирующими агентами; 2) упрощение операций, связанных с обработкой полимера, в частности исключение стадии его сушки; 3) большие потенциальные возможности интенсификации процесса (благодаря высокой концентрации мономера процесс м. б. осуществлен при наиб. т-pax и концентрациях возбудителя); 4) возможность использования в большинстве случаев непрерывных режимов полимеризации. Осн. недостаток процесса - трудность регулирования температурного режима из-за резкого роста вязкости среды при высоких степенях превращения мономера (вязкость мономеров составляет обычно 5-10 мПа*с, р-ров и расплавов полимеров - до 103-105 Па*с). Вследствие этого затрудняется тепло- и массообмен, а следовательно, и регулирование св-в (в частности, ММР) полимера. В пром-сти блочную полимеризацию осуществляют обычно в вертикальных или горизонтальных аппаратах, оснащенных устройствами для перемешивания высоковязких сред - лопастными, ленточными, дисковыми, шнековыми. Для эффективного отвода теплоты полимеризации применяют разл. технол. приемы, напр. полимеризуют в тонком слое мономера, разбавляют среду холодным мономером, ведут процесс в неизотермич. (напр., адиабатическом) режиме. Для расчета параметров процесса и его аппаратурного оформления применяют разл. эмпирич. зависимости, а также методы мат. моделирования с использованием ЭВМ. Блочная полимеризация - пром. метод получения полиэтилена высокого давления, полистирольных пластиков (в т.ч. АБС-пластика), полиметилметакрилата, поликапроамида, полиформальдегида, полипропилена. ЭМУЛЬСИОННАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ, способ проведения полимеризации мономера в дисперсионной среде (обычно в воде), приводящий к образованию полимерной суспензии со средними размерами частиц 50-150 нм. Эмульсионная полимеризация протекает по радикальному механизму. Полимеризацию инициируют водо- или маслорастворимые инициаторы (напр., K2S2O8, Н2О2, орг. пероксиды).
Для стабилизации эмульсий мономеров используют эмульгаторы: анионактивные (алкилсульфонат Na, соли жирных к-т и. др.) и неионогенные ПАВ (оксиэтилир. к-ты, полипропиленгликоли и др.Эмульсии мономеров получают путем мех. перемешивания мономера и водной фазы. Эмульгатор раств. в воде или мономере либо его получают на границе раздела фаз. Эмульсии мономера могут состоять из капель с диаметрами от 50 до 5000 нм и мицелл эмульгатора. Эмульсионная полимеризация состоит из двух основных стадий - образование полимерно-мономерных частиц (ПМЧ) и полимеризация мономеров в ПМЧ. Образование ПМЧ может происходить из мицелл эмульгатора, микрокапель мономера, а также по механизму гомогенной нуклеации (из агрегатов макромолекул или макрорадикалов, достигших определенной степени полимеризации). Осн. факторами, определяющими скорость эмульсионной полимеризации и мол.-массовые характеристики образовавшегося полимера, является число ПМЧ и их распределение по размерам. Меняя условия получения эмульсионной системы, а следовательно и ее состав, можно регулировать механизм образования ПМЧ и получать полимерные суспензии с заданным диаметром частиц и распределением их по размерам. В тех случаях, когда удается обеспечить формирование ПМЧ преимущественно из микрокапель мономера, распределение частиц по размерам в полимерной суспензии становится узким.
Эмульсионная полимеризация протекает в большом кол-ве ПМЧ (1014-1015 в 1 мл) и каждая частица содержит не более одного своб. радикала.
В пром-сти эмульсионную полимеризацию проводят по периодич. или непрерывной' схеме. Продукт эмульсионной полимеризации - латекс или выделенный из него полимер. Достоинства эмульсионной полимеризации: легкость отвода теплоты, простота технол. оформления, возможность получения высокомол. полимеров (при больших скоростях процесса) и высококонцентрир. латексов. Использование воды как дисперсионной среды уменьшает пожароопасность процесса. Недостатки: необходимость отмывания полимера от эмульгатора, наличие дополнит. стадии выделения полимера из латекса.
Подобно эмульсионной полимеризации осуществляется суспензионная полимеризация (СП) - способ проведения радикальной полимеризации мономеров в дисперсионной среде, приводящий к образованию полимерной суспензии со средними размерами частиц 150 нм - сотни мкм. ПМЧ в этом случае образуются непосредственно из капель мономера, диспергированного обычно в воде и стабилизированного водорастворимыми орг. полимерами (желатином, поливиниловым спиртом, крахмалом, метоксипропилцеллюлозой, сополимерами стирола с малеиновым ангидридом) или неорг. соед. (соли и оксиды металлов и др.), к-рые, как правило, характеризуются меньшей поверхностной активностью, чем эмульгаторы, применяемые при эмульсионной полимеризации, и их концентрация примерно на порядок ниже.
Размеры частиц образующейся полимерной суспензии (гранулы) определяются размерами капель мономера в исходной эмульсии, к-рые, в свою очередь, зависят от условий перемешивания, значения межфазного натяжения, определяемого природой стабилизатора и мономера, и эффективностью инициирования.
СП состоит из двух основных стадий - образование ПМЧ и полимеризация мономера в их объеме.
Инициируют СП орг. пероксиды, растворенные в мономере, или K2S2O8, растворенный в воде.
Низкая концентрация стабилизатора и его невысокая поверхностная активность - причина невысокой устойчивости ПМЧ, их коалесценции на начальной стадии полимеризации, образования полимерной суспензии с широким распределением частиц по размерам и иногда с частицами несферич. формы. Коалесценция ПМЧ на начальной стадии процесса обусловливает отличие в распределении по размерам частиц конечной суспензии и капель мономера в исходной эмульсии.
Повышение концентрации стабилизатора увеличивает устойчивость ПМЧ, но приводит к протеканию СП в ПМЧ, образованных в водной фазе из клубков молекул стабилизатора, что расширяет распределение частиц суспензии по размерам и ухудшает св-ва полимера.
Полимерные суспензии с узким распределением частиц по размерам и разл. их диаметром получают путем проведения СП в присут. полимерных ПАВ или ПАВ, нерастворимых в водной фазе. В качестве ПАВ применяют карбокситриметилсилоксиполидиметилсилоксаны, олигогликольмалеинатбензоаты, поливинилпирролидон, поли-N-виниламиды и др. Эти стабилизаторы образуют на пов-сти ПМЧ прочный адсорбционный слой благодаря формированию структурно-мех. барьера, препятствующего их коалесценции. Полимерные суспензии спец. назначения (монодисперсные, пористые, окрашенные и др.) с размерами частиц более 10 мкм получают двухстадийной СП в присут. добавок (олигомеров разл. природы, нерастворимых в воде орг. соединений). Недостаток СП - необходимость отмывания полимера от стабилизатора.
2.Пластмассы.Классификация.Основные компоненты.Свойства.
Пластмассами называют материалы на основе полимеров, обладающие пластичностью (текучестью) и способные при нагревании под давлением принимать заданную форму и устойчиво сохранять ее после охлаждения.Классификация:ъ
1. В зависимости от входящих компонентов все пластмассы можно разделить на следующие виды: -пресспорошки-пластмассы с порошкообразными наполнителями;
-волокниты-пластмассы с волокнистыми наполнителями (хлопчатобумажные волокна, стекловолокна, асбестовые волокна);
-слоистые пластики-пластмассы с наполнителями в виде ткани или бумаги (текстолит, стеклотекстолит, гетинакс);
-литьевые массы-пластики, обычно состоящие только из одного компонента — смолы; эти массы классифицируют по типу смолы;
-листовые термопластмассы, состоящие из смолы и небольшого количества пластификатора и стабилизатора (органическое стекло, винипласт).
2.По виду связующего материала различают:
а) фенопласты, в которых в качестве связующего используют фенолоформальдегидные смолы;
б) аминопласты, в которых в качестве связующего используют мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы;
в) эпоксипласты, в которых в качестве связующего используют эпоксидные смолы и т. д.
3. В зависимости от поведения связующего вещества при нагреве пластмассы разделяют на термореактивные и термопластичные:
---Термореактивные пластмассы при нагреве до определенной температуры размягчаются и частично плавятся, а затем в результате химической реакции переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Термореактивные пластмассы необратимы: отходы в виде грата и бракованные детали обычно используют после измельчения только в качестве наполнителя при производстве пресспорошков.
---Термопластичные пластмассы при нагреве размягчаются или плавятся, а при охлаждении твердеют. Термопластичные пластмассы обратимы, но после повторной переработки пластмасс в детали физико-механические свойства их несколько ухудшаются.
4. В зависимости от физико-механических свойств при нормальной температуре, в основе которых лежит модуль упругости, пластмассы делят на жесткие, полужесткие, мягкие и эластичные.
5. По композиционному составу различают два вида пластмасс; ненаполненные и наполненные. Ненаполненные пластмассы состоят только из полимера и некоторых специальных добавок. К ним относятся полиэтиленовая пленка, полистирольные изделия и др. Наполненные пластмассы содержат кроме полимера наполнители, стабилизаторы, пигменты. К наполненным пластмассам относятся различные виды линолеума и погонажные изделия из поливинилхлорида, бумажно-слоистые пластики и др.
6. По назначению и отличительным признакам пластмассы бывают общего назначения, высокопрочные, антикоррозионные, прозрачные, морозо- и теплостойкие, электроизоляционные.Пластмассы общего назначения — материалы, к показателям физико-механических и химических свойств которых не предъявляют особых требований. К этим материалам относятся отделочные, декоративные, упаковочные, хозяйственно-бытовые и другие изделия из пластмасс (поливинилхлорида, полипропилена, фенопластов и др.).Высокопрочные пластмассы — полиформальдегид, полиэфирные пластики, поликарбонаты — характеризуются высоким пределом прочности при сжатии и изгибе, большой износостойкостью и высоким коэффициентом трения (фрикционные свойства). Эти материалы способны заменить бронзу и баббит, например, в подшипниках, втулках; их используют для изготовления труб, зубчатых колес, гребных винтов. Антикоррозионные пластмассы — каучуки, полиизобутилен, эпоксипласты — обладают высокой химической стойкостью к воде, кислотам, растворам солей и органическим растворителям. Эти материалы используют вместо металлических деталей в оборудовании и конструкциях, эксплуатирующихся в агрессивных средах, из них изготовляют контейнеры-цистерны жидкого топлива. Прозрачные пластмассы — полиметилметакрилат, полистирол — пропускают лучи света в широком диапазоне волн, и в частности ультрафиолетовую часть спектра, благодаря чему они не уступают по своим оптическим свойствам лучшим сортам стекла и хрусталя и значительно превосходят в этом силикатное стекло. Из таких пластмасс изготовляют оптические системы осветительной арматуры. Морозостойкие пластмассы — полиизобутилен, этилцеллюлоза, поликарбонат — сохраняют эластичные свойства и гибкость при низких (минусовых) температурах. Изделия и конструкции, изготовленные из таких пластмасс, можно эксплуатировать в атмосферных условиях.
10.Литье под давлением Технологические параметры.
Качество изделий и производительность литья зависят от свойств полимерного материала, технологических параметров литья, условий подготовки материала к переработке, а также от технического уровня применяемого оборудования и оснастки.Технологические параметры и их влияние:
3.Литье под давлением вспенивающихся термопластов.
Литьем под давлением с газом можно получать прочные и конструктивно жесткие изделия практически без внутренних напряжений в них и усадочных утяжин, с относительно хорошим качеством поверхности. Усилия смыкания формы при литье под давлением с газом меньше, чем необходимые усилия, например, при традиционном исполнении литья под давлении изделий из вспенивающихся термопластов. Значительные технологические преимущества процесса открывают широкие перспективы для конструирования изделий, например, в производстве автомобилей, кассовых аппаратов, бытовых приборов и т. д. Многие преимущества проявляются по мере накопления опыта переработки и конструирования изделий. По сравнению с классическим процессом литья под давлением, литье под давлением с газом является более сложным с точки зрения управления процессом, особенно при использовании многогнездных литьевых форм термопластавтомата. Толщина стенок изделия здесь определяется не только конструктивными требованиями (особенно для тонкостенных участков изделия), но и специфическими технологическими параметрами: степенью заполненности формующей полости расплавом, температурой прессформы (для участков с каналами, по которым распространяется газ). Все это подчеркивает важность точного управления процессом. При внедрении в производство технологии литья под давлением с газом обычно приходится оплачивать лицензию на ее приобретение.Далее приведем краткое описание технологии литья под давлением с газом. Процесс литья под давлением с газом на термопластавтоматах чаще всего используется для: изготовления изделий с толстыми стенками, такими как трубы, ручки или рамы, профили (с внутренними каналами); для изготовления деталей, типа корпусов, панелей, полок или шасси, применяемых в большой гамме изделий, например, в телевизорах, в компьютерах и т. д. Как было отмечено, к основным преимуществам этой технологии относятся: экономия материала, снижение времени технологического цикла (то есть повышение производительности), повышение качества изделий благодаря устранению усадочных утяжин и практически полностью внутренних напряжений. Все эти основные преимущества могут быть достигнуты за счет образования полостей, каналов для распространения газа внутри изделия. Изготовление таких изделий относительно несложно, газ всегда распределяется в зоны наименьшего сопротивления, у него четко определенный путь перемещения. Последнее обстоятельство позволяет получать тонкостенные изделия (газ способствует уменьшению коробления и устранению усадочных утяжин, которые обычно возникают, когда в изделии имеются усиливающие ребра и бобышки, а также уменьшению давления в формующей полости при заполнении прессформы).Для получения изделий с тонкими стенками (так называемые «изделия с открытыми каналами») каналы большого сечения для распространения газа размещают «в теле» изделия, чтобы обеспечить достаточные для необходимого количества газа объемы. Газовые каналы большого сечения (то есть в изделиях с толстыми стенками) способствуют упрочнению изделия подобно тому, как ребра в изделиях, отлитых под давлением без газа, по традиционной технологии. Изделия с газовыми каналами необходимо спроектировать и изготовить так, чтобы газ не проникал через тонкие стенки изделия (поскольку, как отмечалось, он распространяется в направлении зон с наименьшим сопротивлением). Определение размеров каналов и мест их расположения должно исходить из задачи обеспечения сбалансированного заполнения формующей полости расплавом и достижения заданной прочности изделия (по всему объему последнего). Описание процесса литья под давлением с газом можно сформулировать следующим образом. Суть процесса литья под давлением с газом, как и классического литья под давлением, заключается во впрыске расплава термопласта в формующую полость литьевой формы ТПА, отличающуюся хорошей вентиляцией. Далее немного подробнее.Каналы для распространения газа «работают» как «внутренние литники» в классическом процессе литья под давлением на термопластавтомате; применение одного впуска в формующую полость позволяет избежать образования линий спая (которые возникают в других случаях, например, при нескольких впусках). При впрыске в формующую полость ТПА подается рассчитанный ограниченный объем расплава, то есть намеренно осуществляется «недолив» (по сравнению с классической технологией). В конце стадии впрыска термопласта (или после короткой задержки), подается сжатый газ; обычно это азот — доступный инертный газ. Газ под давлением проникает в центральную область расплава, распространяется, перемещается в зоны наименьшего сопротивления, «оттесняет» расплав к периферии и стенкам формующей полости и, при необходимости, с помощью предварительно сконструированных газовых каналов-направляющих способствует формованию полостей в изделии и всех его периферийных элементов. Это стадия предварительного заполнения формующей полости газом литьевой машины.Поскольку данный процесс происходит при ограниченном объеме расплава (с «недоливом»), то обязательное уплотнение материала отливки завершается не за счет плунжера/«подушки», а за счет давления газа. Давление газа поддерживается на достаточно высоком уровне, чтобы компенсировать (вторичной подачей) объемную усадку материала при уплотнении. После того как изделие охлаждено до температуры, при которой его можно выталкивать из разомкнутой литьевой формы термопластавтомата, газ удаляется через специальную вставку или (при выталкивании центрального литника) через открытый литниковый канал до размыкания пресс формы и выталкивания изделия.Известно несколько модификаций литья под давлением с газом. Одно из основных отличий вариант подачи сжатого газа: либо через сопло литьевой машины, либо непосредственно в формующую полость через подвижную плиту термопластавтомата. В первом случае газовые каналы должны начинаться в сопле ТПА, во втором в формующей полости независимо от расположения мест впуска. Литье под давлением с подачей газа непосредственно в формующую полость более универсально, но при этом на поверхности изделия могут остаться следы от впускных литников и газовых каналов, а также вентиляционных отверстий.
23.Литье под давлением .Схема узлов впрыскивания.
Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Осуществляют под давлением 80-140 МПа (800-1400 бар) на литьевых машинах поршневого или винтового типа, имеющих высокую степень механизации и автоматизации. Литьевые машины осуществляют дозирование гранулированного материала, перевод его в вязкотекучее состояние, впрыск (инжекцию) дозы расплава в литьевую форму, выдержку в форме под давлением до его затвердевания или отверждения, размыкание формы и выталкивание готового изделия. При переработке термопластов литьевую форму термостатируют (температура ее не должна превышать температуры стеклования или температуру кристаллизации), а при переработке реактопластов нагревают до температуры отверждения. Давление литья зависит от вязкости расплава материала, конструкции литьевой формы, размеров литниковой системы и формуемых изделий. Литье при сверхвысоких давлениях (до 500 МПа) уменьшает остаточные напряжения в материале, увеличивает степень ориентации кристаллизующихся полимеров, что способствует упрочнению материала и обеспечивает более точное воспроизведение размеров деталей. Давление в литьевой форме при заполнении расплавом полимера повышается постепенно (в конце выдержки под давлением достигает 30-50 % от давления литья) и распределяется по длине оформляющей полости неравномерно вследствие высокой вязкости расплава и быстрого ее нарастания при охлаждении или отверждении.Литье под давлением позволяет изготовлять детали массой от долей грамма до нескольких килограммов. При выборе машины для формования изделия учитывают объем расплава необходимый для его изготовления, и усилие смыкания, требующееся для удержания формы в замкнутом состоянии в процессе заполнения расплавом оформляющей полости. Принципиально, суть технологии литья под давлением состоит в следующем. Расплав полимера подготовлен и накоплен (l = пот) в материальном цилиндре литьевой машины (в данном случае — червячного типа) к дальнейшей подаче в сомкнутую форму. Далее, материальный цилиндр смыкается с узлом формы, а пластикатор (в данном случае — невращающийся червяк) осевым движением со скоростью Voc перемещает расплав в форму. В результате осевого движения червяка форма заполняется расплавом полимерного материала, а пластикатор смещается в крайнее левое положение (позиция в, l = 0). Далее расплав в форме застывает (или отверждается — в случае реактопластов) с образованием твердого изделия. Материальный цилиндр продолжает оставаться в сомкнутом с системой формы положении. В этой ситуации червяк начинает вращаться с ωч = пот, подготавливает и транспортирует расплав в переднюю зону материального цилиндра и при этом отодвигается назад. После накопления требуемого объема расплава (расстояние l = пот) вращение червяка прекращается (ωч = 0). Он занимает исходное к дальнейшим действиям положение. После завершения процесса затвердевания (отверждения) пластмассы форма размыкается, и изделие удаляется из нее. Для облегчения съема изделия материальный цилиндр может к этому моменту отодвинуться от узла формы. Далее цикл литья под давлением повторяется.
28.Вальцевание.Основные процессы.Процессы с применением валкового оборудования.
На вальцах можно осуществлять процессы смешения, пластикации, разогрева, диспергирования, дробления и др. Обработка полимерных материалов на валковых машинах, и, в частности, на вальцах в основном происходит в области деформации между вращающимися валками. Областью деформации валковых машин называется пространство, в котором происходит деформация обрабатываемого материала от действия вращающихся валков. Это пространство ограничено областью, в которой находится вращающийся запас обрабатываемого материала, и дугами А^г и Л2С2 поверхности валков (рис. 5.1). В области деформации на материал действуют растягивающие, сжимающие, сдвигающие силы, он подвергается воздействию повышенных температур, статического электричества, возникающего от трения резиновой смеси о поверхность валков и т. д. Полимерная смесь затягивается в пространство между валками только при некоторых значениях углов захвата.
Углами захвата валковых машин называются центральные углы Z. ЛхОхВт, = ах и /_ Л202В2 = а2 (рис. 5.1), образованные линией центров и радиусами-векторами, проведенными из центров вращения валков к крайним точкам соприкосновения обрабатываемого материала с поверхностью валка. Дугами захвата Л1В1 и Л2В2 вальцев называются части окружностей диаметром Dxи ?>2, стягивающие соответствующие углы захвата ах и а2. Зазором между валками называется наименьшее расстояние ВХВ2 = h0между поверхностями двух соседних валков. Зазор между валками находится в плоскости, проходящей через оси вращения двух соседних (рабочих) валков. Обработка резиновой смеси на вальцах и каландрах производится между вращающимися цилиндрическими валками. Они различаются тем, что на вальцах смесь многократно пропускается через зазор между валками, а на каландре — только один раз. При прохождении материала через область деформации он подвергается сложной объемной деформации по трем направлениям — толщине (высоте), ширине и длине (у, х, г). Загружаемая на вращающиеся валки полимерная смесь затягивается в межвалковое пространство за счет сил адгезии (прилипания) и трения материала о поверхность валков. Пограничный слой полимерной смеси, прилипая к поверхности валков, движется (вращается) вместе с ними и затягивает смесь в постепенно сужающуюся область деформации. Частицы смеси, соприкасающиеся с прилипшим к поверхности валков пограничным слоем, за счет когезионных сил и сил внутреннего трения также увлекаются в область деформации. На рис. 5.2 представлена схема течения (линий тока) полимерного материала в области деформации. В результате деформации полимерной смеси в межвалковом пространстве, действия сил внешнего и внутреннего трения молекул, а также когезионных сил повышается температура смеси. В некоторых случаях счет высокоэластичных свойств полимерных смесей и турбулентных явлений на границе контакта с поверхностью валков в различных зонах области деформации наблюдается проскальзывание смеси. При этом происходит местный отрыв смеси от поверхности валка в области деформации и вибрация всей конструкции вальцев. Эти динамические удары достигают большой силы, и их необходимо учитывать при конструировании вальцев. По условиям протекания рабочего процесса вальцевания (распределению скоростей движения материала, давления, напряжения сдвига) область деформации можно разбить на две зоны: зону отставания и зону опережения. Между этими двумя зонами имеется нейтральное сечение. Иногда это нейтральное сечение называют нейтральной зоной.
На рис. 5.3 представлена схема изменения скоростей движения, давления и напряжений сдвига в области деформации. Зоной отставания называют входную часть A1N1N2A2области деформации с вращающимся запасом. В зоне отставания имеются слои резиновой смеси, скорость движения частиц в которых постепенно уменьшается по мере удаления от поверхности соответствующего валка к центральной оси области деформации (ось Ох). На некотором расстоянии (по оси Ох) от входа резиновой смеси в область деформации эти слои сталкиваются, и здесь часть смеси, не проходящая в зазор между валками, выталкивается обратно из межвалкового «клина» и образует так называемый вращающийся запас смеси (см. рис. 5.2). При образовании вращающегося запаса в области деформации создается так называемое турбулентное ядро, в котором скорость движения частиц может иметь обратное направление по отношению к основному направлению движения смеси.
29. Многослойные пленки.Способы полуения .Применение.
Процесс производства плоских пленок: Процесс производства плоских пленок заключается а следующем: расплав из экструдера подается через фильтр в плоскощелевую головку, далее образованное пленочное полотно поступает в охлаждающее устройство, затем в тянущее, обрезное и намоточное. В основном используют два способа охлаждения плоской пленки: на валкахили в ванне с водой. Плоская пленка, полученная быстрым охлаждением при окунании в ванну с водой или подачей расплава на полированный металлический валок, имеет ряд положительных свойств, например, высокие прозрачность и глянец, повышенную жесткость и прочность и т. д. Благодаря этим свойствам ее широко используют в качестве упаковочного материала. Изготовляют плоские пленки преимущественно из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, поливинилхлорида. Методом экструзии через плоскощелевую головку изготовляют как товарную пленку, идущую непосредственно в потребление, так и заготовки для последующей ориентации.При экструзии через плоскощелевую головку достигаются скорост изготовления пленки, превышающие в 2-3 раза скорости приема рукавной пленки. Однако изготовление широких (более 1500 мм) плоских пленок связано с большими техническими трудностями и экономически не оправдано.
Многослойные пленки, полученные методом соэкструзии двух и более гомогенныхполимеров.Вообще к комбинированным пленкам относят изделия, в которыхполимер: нанесен на различные ленточные текстильные, бумажные, полимерные,металлические и другие основы (пленочный материал с полимерным покрытием);соединяет и связывает перечисленные основы (дублированные пленки,материалы); экструдируется одновременно в два или несколько слоев(многослойные соэкструзионные пленки); имеет в своей структуре внедренные текстильные, металлические, полимерные и другие армирующие каркасы(армированные пленки, материалы).В материалах с покрытием пленкообразующее вещество составляет незначительную долю в общем объеме при толщине покрытия от 0,008 до 0,08мм. В таких изделиях явно преобладают свойства основы, а полимерное покрытие, как правило, предназначено для придания поверхности изделия необходимых защитных или декоративных свойств с сохранением текстуры или рисунка основы. Дублированные пленки набирают из двух или более основ,обеспечивающих определенный комплекс свойств конечного изделия. Поверхностиь такой пленки сохраняют вид и свойства поверхностей основ. Многослойные соэкструзионные пленки являются разновидностью дублированных, только дублирование в этом случае происходит непосредственно в процессе экструзии. В армированные пленки каркас (например, сетка или отдельные нити, волокна) вводят для повышения прочностных показателей пленки с сохранением определенных свойств самой пленки - светопроницаемости, газопроницаемости и др.Комбинированные пленки изготовляют экструзионным, экструзионно-валковым или валковым методами. В данной работе из всего многообразия процессо изготовления комбинированных пленок рассмотрены только те, в которых пленкообразующее полимерное вещество формируется в полотно из расплава. 2. Каландровый метод производства полимерных пленок. Свойства пленок,полученных этим методом.Каландрование - это непрерывное формирование пленки из расплава полимера в зазорах между вращающимися валками. Для получения тонкой равнотолщинной пленки с гладкой поверхностью полимер последовательно пропускают через несколько зазоров.
В основном каландровым способом изготовляют пленки из жестких и мягких
композиций поливинилхлорида. Полимер и другие компоненты загружают в
смеситель, где обеспечивается получение гомогенной смеси, которая затем
поступает в экструдер или на вальцы. Из экструдера (с вальцев) гомогенный
расплав в виде ленты или жгута поступает в зазор каландра, где формируется
пленочное полотно.
Для изготовления пленок используют многовалковые каландры с различным
расположением валков. Хорошее качество пленки обеспечивается при
прохождении пленки через три зазора. Из последнего зазора пленка поступает
в охлаждающее устройство, состоящее из нескольких барабанов, где пленка
охлаждается за счет контакта с их поверхностью. После обрезки кромок пленка
наматывается в рулоны с помощью намоточного устройства.При прохождении полимера через зазоры между валками в нем возникают высокие напряжения, направленные вдоль пленки (продольная ориентация или так называемый каландровый эффект). Несмотря на высокую температуру полимера,пленка не успевает релаксировать, что обусловливает значительную анизотропность ее свойств.Каландровым методом можно изготовлять пленки толщиной от 0,08 до 0,5 мм со скоростями приема тонких пленок более ,100 м/мин.
Основные направления использования трехслойных полиэтиленовых пленок: Сельскохозяйственные пленки ,Молочные пленки,Пленки для упаковки замороженных продуктов,Пленка для упаковки стиральных порошков, сухих кормов, удобрений и т.п.
Наиболее распространенные виды сельскохозяйственных пленок: парниковые - для укрытия парников и теплиц, для туннельных парников; для мульчирования; силосные; геомембранные для укрытия дна водных резервуаров; соляризационные для стерилизации почвы солнечной радиацией; фумигационные для стерилизации почвы химикалиями.Парниковые пленки: Назначение - создание барьера, защищающего урожай от неблагоприятных условий погоды. За счет препятствия отвода инфракрасного излучения от почвы и растений, они позволяют создавать искусственную окружающую среду так называемый «парниковый эффект». Наибольшее распространение получили парниковые пленки, изготовленные из ПЭВД. Пленки для мульчирования: Пленки для мульчирования используются для покрытия почвы и обеспечивают предотвращение роста сорняков, за счет предотвращения поступления к ним солнечного света, а также способствуют увеличению температуры почвы, что повышает эффективность применения минеральных удобрений и полива. Пленки для стерилизации и фумигации используются с целью избежание утечки из почвы в атмосферу метил бромида и других химикатов. Метил бромид применяют для стерилизации почвы против болезней и вредных вирусов или бактерий, которые могут снизить плодородие почвы. Химикаты используются для предотвращения повреждения растений болезнями и насекомыми, когда урожай уже собран и хранится на складах. Трехслойные стреч-пленки: Стретч (stretch) - растягивающаяся пленка, материал обладающий способностью обратимо растягиваться с удлинением 200-300% и обладающий, в сравнении с обычными полиэтиленовыми (ПЭ) пленками повышенной стойкостью к проколу и раздиру, а также способность разных пленки прилипать к самой себе и не прилипать к упакованным грузам.
30.Центробежное формование.Связующие и наполнители.Тех. процесс
Центробежное формование (иногда центробежное литье) метод изготовления изделий в виде тел вращения цилиндров (труб), втулок, подшипников скольжения и т. п. Этот метод, как правило, находит применение в тех случаях, когда размеры (габариты или толщина) изделия не позволяют изготовить его другими методами. Для получения изделий по такой технологии в нагретую форму, торцы которой закрыты фланцами, загружают порцию расплава термопласта или жидкой смолы с отвер-дителем. Если термопласт загружают в форму в виде порошка или гранул, плавление полимера и его гомогенизация в обогреваемой форме существенно снижает производительность. Поэтому для ускорения процесса получения изделий нередко применяют экструдер с копильником, откуда в форму подается необходимый объем расплава.В отличие от ротационного формования процесс осуществляется при высоких частотах вращения нагреваемой формы (до 150 с~ ), поэтому под действием центробежных сил в материале развивается достаточно большое давление и усадка готового изделия невелика. После охлаждения и остановки снимаются фланцы, изделие извлекают из формы. Обычно внутренний слой изделия имеет более рыхлую структуру и удаляется механической обработкой для получения необходимого внутреннего диаметра. С учетом этого материал дозируют с запасом в 10-15%. Наибольшее распространение этот метод находит в получении толстостенных труб большого диаметра из полиамидов, полиэфиров и других термопластов с низкой вязкостью расплава; из-за склонности этих полимеров к окислению полость формы заполняется инертным газом (СО2, азот). При изготовлении изделий из полиамидов один из вариантов технологии предусматривает загрузку в форму расплава капролактама и катализатора анионной полимеризации, после чего нагретая форма приводится во вращение. Из-за высокой скорости полимеризации длительность процесса практически не зависит от толщины стенок формуемого изделия. Используют полиэфирные и эпоксидные связующие холодного отверждения.