ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование процессов, происходящих в форме на стадии отверждения из "Химическое формование полимеров" Стадия отверждения — наиболее продолжительная и в основном определяет такой важный параметр, как время технологического цикла. На этой стадии происходит образование поперечных связей физической и химической природы между молекулами полимера, и материал становится нетекучим и неплавким. Раскрытие формы допустимо в тот момент, когда полимер приобретает прочность, при которой форма извлекаемого изделия не изменяется. [c.127] Оценку состояния материала проводят по изменяющемуся в процессе отверждения распределению модуля упругости по объему полимерного изделия. Критерием для выбора момента раскрытия формы в этом случае может служить момент достижения некоторого минимального значения модуля упругости в объеме массы. [c.127] Реакционный состав впрыскивают или заливают в предварительно нагретую форму для ускорения процесса отверждения. Необходимо помнить, что действие внешнего источника тепла и экзотермического эффекта реакции может привести к нежелательному разогреву материала. [c.127] Анализ технологических режимов, обеспечивающих допустимый разогрев и оптимальную продолжительность стадии отверждения, проведен с использованием общего подхода по моделированию периодического реактора полимеризации, приведенного в разд. 2.7. Решение такой задачи проиллюстрируем на примере полиуретанового состава, используемого для изготовления покрытия. После заполнения формы реакционная масса представляет собой слой толщиной Н и длиной L H L), заключенный между стенкой формы, имеющей температуру Гф, и поверхностью детали, на которую наносится покрытие, с температурой Гд. [c.127] На основе экспериментального исследования кинетики тепловыделения при отверждении в адиабатических условиях для рассматриваемого состава кинетическая функция имеет вид /р(Р) = (1—а значения констант уравнения (4.2) равны 5 = 49 кДж/моль, э = 3,8-10 с, Со=1,1. В качестве второго кинетического параметра примем реологическую степень превращения. Кинетика изменения G (t) показана на рис. 4.14. [c.128] Эксперимент показал также, что в процессе отверждения состава значения G, отличные от О, появляются при достижении значения калориметрической степени превращения р = 0,8. [c.128] Результаты расчета для двух значений начальной температуры Го приведены на рис. 4.16. Из рисунка следует, что при То=70°С кривые практически не зависят от параметра 2. Это объясняется тем, что в данном случае температура формы ниже начальной температуры смеси, и поэтому слои реакционной массы, прилегающие к поверхности формы, быстро охлаждаются до уровня Гф, так как эта температура жестко поддерживается в форме. Хотя начальная температура детали равна 20 °С, охлаждение прилегающего к поверхности детали слоя полимера в процессе теплообмена с деталью происходит медленнее, и степень превращения т)к достигается в этой области раньше, чем у поверхности формы. [c.130] При температурах формы выше Го = 40°С время отверждения определяется толщиной слоя реакционной массы, прилегающего к поверхности детали. Достижение т) в этой области будет уже зависеть от процесса передачи тепла от горячей формы, и наблюдается некоторое увеличение времени отверждения при возрастании О. [c.130] В общем случае, поскольку й 1, характерное время процесса теплопередачи значительно меньше характерного времени завершения реакции по т]о. Результаты расчета показывают, что время отверждения в основном определяется температурой формы и слабо зависит от других факторов, с которыми связан параметр й. [c.130] Для рассматриваемого реакционного состава максимальный адиабатический разогрев составляет 25 °С. Поэтому при рабочих значениях температуры формы в интервале 40—80 С максимальный разогрев материала не достигает недопустимого уровня, составляющего 200°С, при котором может наблюдаться деструкция. Если на предельный разогрев Ттах накладываются ограничения, модель (4.8)—(4.11) позволяет построить зависимости в координатах Гтах— 2 для разных значений температуры формы. Это дает возможность выбрать технологические режимы, при которых температура не превысит допустимый уровень. [c.131] Для анализа распределения температуры в конкретных случаях необходимо стадию отверждения рассматривать совместно со стадией заполнения. Пример расчета изменения температуры по длине слоя у поверхности детали показан на рис. 4.17. Начальное распределение температуры и степени превращения в этом случае определено в результате моделирования стадии заполнения формы. [c.131] Вернуться к основной статье