ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение из "Теоретические основы переработки полимеров" Переработка полимерных материалов — это совокупность технологических приемов, методов и процессов, посредством которых исходный полимер превращают в различные изделия с заданными эксплуатационными характеристиками. [c.7] Полимеры начали перерабатывать в конце XIX в., а к середине XX в. переработка полимеров выделилась в самостоятельную область техники, в которой используется специализированное высокопроизводительное оборудование, необходимое для реализации в промышленных масштабах специфических для полимеров технологических процессов. [c.7] В области переработки полимеров можно выделить четыре основных направления. [c.7] В настоящее время в промышленности переработки полимеров более широко представлены первые три направления. Вследствие этого наиболее глубоко разработаны соответствующие технологические процессы и методы их теоретического описания. [c.8] Легко понять все возрастающий интерес к научно обоснованным методам расчета технологических режимов и конструированию нового перерабатывающего оборудования при самом общем знакомстве с возникающими при этом проблемами. Так, полное и всестороннее изучение процесса экструзии требует установления связи между 12 независимыми и 15 зависимыми параметрами. Совершенно очевидно, что задача экспериментального установления оптимума по любому выбранному комплексу параметров потребует длительных экспериментов. [c.8] Вследствие большой производительности современного перерабатывающего оборудования и высокой стоимости технологических линий проведение экспериментальных исследований реального процесса переработки полимеров, даже осуществленных с применением современных методов экстремального планирования, превращается в дорогостоящую и продолжительную работу. Поэтому целесообразно изучать особенность каждого конкретного процесса, рассматривая вначале его теоретическое описание, т. е. его математическую модель. [c.8] При таком подходе в каждом конкретном случае этапу физического эксперимента (будь то создание несложной установки, конструирование технолог ической линии или опробование нового технологического режима) всегда предшествует этап теоретического эксперимента. На этом этапе нет необходимости прибегать к реальным экспериментам, вместо этого исследуются количественные характеристики процесса, полученные расчетным методом. [c.8] Уникальные деформационные свойства полимеров, обусловливающие возможность их широкого применения, определяются длиной и подвижностью макромолекул. Поэтому в гл. I кратко рассмотрены основные закономерности, связывающие молекулярную и надмолекулярную структуры полимера с его деформационными характеристиками. Приведен всесторонний анализ физической сущности релаксационных явлений и методам их количественного описания. Подробно рассмотрена природа высокоэластических деформаций. Особое внимание уделено введению основных понятий (таких, как упругая, высокоэластическая и пластическая деформация, скорость сдвига, релаксационный и динамический модули, обобщенный релаксационный спектр и т. п.). [c.9] Работами школы академика В. А. Каргина показано, что механические свойства полимерных материалов в значительной мере зависят от характера надмолекулярных структур, формирующихся в процессе переработки. Поэтому здесь приведены основные сведения о надмолекулярных структурах, встречающихся в наиболее распространенных кристаллических полимерах. [c.9] По мере развития теории процессов переработки полимеров было установлено, что для правильного определения основных параметров технологического процесса большое значение имеют сведения о деформационных характеристиках расплава полимера, полученные в широком интервале температур и скоростей деформации. Зависимости такого рода получают экспериментально при реологических исследованиях полимеров. [c.9] В результате многочисленных исследований установлено, что основная особенность расплавов полимеров и эластомеров заключается в существовании аномалии вязкости (псевдопластичность), связанной со специфическими особенностями течения расплавов, состоящих из длинных полимерных молекул. [c.9] Реология полимеров описана в гл. II монографии с позиции релаксационной теории аномалии вязкости полимеров. Там же подробно рассмотрена природа высокоэластических деформаций, всегда сопутствующих течению расплавов полимеров. [c.10] Анализ физической сущности большинства процессов переработки термопластичных и термореактивных материалов показывает, что многие наблюдающиеся физические явления (диссипативный разогрев, ориентация, механокрекинг и т. д.) возникают вследствие деформации полимерной среды. Поэтому первый шаг в построении теории переработки — это создание методов количественного описания механики процессов переработки, с помощью которых учитываются главные особенности полимерного материала. [c.10] При строгом подходе к построению математических моделей все многообразие известных процессов переработки можно было бы отождествить с набором отдельных задач, отличающихся друг от друга только начальными и граничными условиями. В принципе каждая из таких задач должна содержать уравнения движения сплошной среды, записанные в той или иной форме, уравнение материального баланса, уравнение энергетического баланса и реологическое уравнение состояния, характеризующее сопротивляемость среды приложенным к ней внешним воздействиям. [c.10] К сожалению, такая строгая постановка задачи часто оказывается практически невозможной, и при математическом описании реальных производственных процессов приходится прибегать к существенным упрощениям. При этом значительную помощь в создании математических моделей оказывает анализ простых случаев движения аномально-вязких жидкостей. Прием такого рода вполне допустим. Он позволяет независимо устанавливать основные закономерности наиболее простых случаев одномерного изотермического течения псевдопластичных жидкостей, выбранных в качестве математического аналога полимерных расплавов. Этим вопросам посвящена гл. III. В этой же главе показано, как, используя представления о релаксационной природе аномалии вязкости, можно рассчитать ориентацию, реализуемую в потоке расплава, и определить возникающие при этом нормальные напряжения. [c.10] Неизотермическое течение расплавов полимеров подробно рассмотрено в гл. V. Существенное упрощение рещений достигнуто применением метода ступенчатых аппроксимаций, позволившего получить решения основных задач о течении в круглом канале и плоском канале е подвижной стенкой в аналитичеекой форме, удобной для последующего использования при построении моделей реальных процеееов. [c.11] Исследования С. Я. Френкеля, Г. Л. Слонимского, Келлера, Кобаяши, Зябийского и других отечественных и зарубежных ученых позволили установить влияние ориентации расплава на кинетику процесса кристаллизации и характер возникающих надмолекулярных структур. Количественные методы учета влияния ориентации на скорость процессов кристаллизации рассмотрены в гл. VI. [c.11] Таким образом, первые главы являются своеобразным теоретическим фундаментом, на базе которого в последующих главах строятся математические модели основных процессов переработки полимеров (экструзии, вальцевания, каландрования и литья под давлением). Хотя читатель, без сомнения, знаком е основными процессами переработки полимеров, мы считаем полезным перед построением математической модели каждого технологического процесса кратко изложить его физическую сущность, дав по возможности исчерпывающую качественную картину явления. Такой подход необходим, потому что при построении математических моделей крайне важно правильно выбирать степень адекватности модели реальному явлению, избегая как чрезмерного упрощения, так и чрезмерного усложнения. [c.11] Вернуться к основной статье