Течение полимера в форме

Для объяснения причин этих явлений и нахождения оптимальных режимов переработки полимерных материалов на шнековых машинах, необходимо разделить процессы, происходяш,ие при экструзии, на макроскопические и микроскопические. К первым относятся механизм и скорости течения полимера в формующей головке под действием внешних сил при различных тем- -Л пературах. Закономерности, выявленные при исследовании эпюр этих скоростей по сечению потока полимера, позволяют выбирать оптимальные -конструкции входов головки (входные углы), а также устанавливать оптимальные соотношения давлений, скоростей формования и температур. Микроскопические процессы рассматриваются в молекулярной механике полимеров. Изучение поведения лпнейных молекул полимеров под действием внешних сил требует [c.249]

Физико-химические процессы, протекающие при литье термопластов. Пластикация полимера в материальном цилиндре литьевой машины сопровождается переходом материала в вязкотекучее состояние. Гомогенизация расплава завершается при течении полимера с высокой скоростью через сопло, когда вследствие значительных сдвиговых напряжений темп-ра расплава дополнительно повышается. Одновременно в сопле происходит ориентация макромолекул и надмолекулярных образований, к-рая продолжается при течении расплава полимера в литьевой форме. При заполнении формы макромолекулы ориентируются в направлении движения потока материала, причем степень ориентации растет с увеличением сдвиговых напряжений, т. е. с увеличением давления литья, скорости заполнения формы и с уменьшением сечения полости формы. Ориентация сопровождается упрочнением материала в направлении ориентации, что, при соответствующей конструкции формы, позволяет получать изделия с повышенной прочностью тех частей, к-рые несут наибольшую нагрузку в процессе эксплуатации. [c.38]

Эластичность расплавов и растворов полимеров оказывает влияние на течение и определяет отличия реологического поведения полимеров от гидродинамики простых жидкостей. Можно отметить как основные следующие формы проявления эластичности при течении полимеров. [c.169]

Детальное обсуждение форм температурных профилей, которые могут появиться в результате различных комбинаций этих безразмерных чисел, приведено в [И]. Следует отметить, что большинство неизотермических технологических течений полимеров является процессами с высокими числами Гретца Оз . Это означает, что мы обычно больше заинтересованы в развивающихся температурных профилях, чем в полностью развитых. Ниже рассмотрены решения уравнения энергии для больших и маленьких чисел Рл. [c.331]

Член Р (У- о) представляет собой обратимую скорость роста внутренней энергии на единицу объема при сжатии, а член (т — необратимый прирост внутренней энергии на единицу объема вследствие диссипации энергии при вязком течении. В последнем члене вязкость зависит от температуры, поэтому необходимо совместное решение уравнений движения и теплопереноса. Температурная зависимость вязкости может быть важной, а иногда и определяющей при течении полимеров. Тепловой поток можно выразить через градиент температуры, используя обобщенную форму закона Фурье [c.110]

Ввиду малой степени превращения мономера в период нестационарного течения полимери ации его концентрацию можно считать практически постоянной ([М] = [М]о), тогда интегральная форма уравнения (1.53) будет иметь вид [c.23]

Для технологии полимерных материалов все три состояния являются практически важными. Пластмассы и волокна эксплуатируются главным образом в твердом состоянии (кристаллическом или аморфном), каучуки и резины —в высокоэластичном. Качество каучука улучшают частичным сшиванием цепей, поскольку несшитые цепи при деформации не только вытягиваются, но и несколько смещаются. В результате наблюдается течение, приводящее к остаточным деформациям. Сшивка, однако, должна быть редкой, чтобы отрезки между мостиками, где проявляется гибкость цепи, были длинными. Способность полимеров переходить в вязкотекучее состояние имеет большое значение при их переработке. Полимеры формуются в изделия большей частью в вязкотекучем состоянии. [c.197]

Возникновение разрывов в полимерной системе или ее отрыв от стенок обусловливают возможность протекания релаксационных Процессов в этих зонах п, как следствие, залечивание разрывов. Эти противоположные по своей природе явления, протекающие последовательно и непрерывно, придают всему процессу колебательный характер. Такой характер течения полимеров при высоких напряжениях сдвига вызывает, например, искажение формы струй, вытекающих из насадок. Эго иллюстрируется рис. П, на котором показана фотография струи стереорегулярного каучука, вытекающего из цилиндрического капилляра (см. стр- VII). [c.251]

Изучая отдельные линии потока с помощью слегка подкрашенных или просто инородных частиц, введенных в полимер, можно получить удовлетворительную модель течения полимера в форме. [c.138]

Часто в одной и той же форме необходимо заполнить несколько полостей. В этом случае желательно, чтобы давление в каждой полости было бы одинаковым. Если это условие не соблюдается, то образуются некачественные изделия, в частности может иметь место недолив материала. Недостаточное заполнение полостей, отдаленных от впуска может происходить в трех случаях 1) в результате потерь давления в подводящих каналах 2) при охлаждении полимера по мере течения в форме и, как следствие этого, при повышении вязкости и увеличении потерь давления 3) вследствие повышения вязкости при снижении скорости сдвига. В отдаленных полостях скорость потока меньше из-за потерь напора в более близких ко входу полостях. [c.139]

Рассмотрим диаграмму рабочего процесса, на которой литьевой цикл разделен на отдельные этапы, отличающиеся друг от друга давлением в форме (рис. Х1.2, а, б). Начальный участок нулевого давления (от точки О до точки У) —это время, предшествующее началу заполнения формы, в течение которого форма закрывается и литьевая форсунка подводится к литнику формы участок 1—2 — это период впрыска. Пока форма не заполнена, давление в ней невелико. Но как только она заполнится, давление в ней очень быстро возрастает до максимального значения (участок 2—5). За этим этапом следует стадия уплотнения (участок 3—4). На этой стадии цикла течение расплава в форму почти полностью прекращается. Из литьевой головки в форму поступает только небольшое количество полимера, компенсирующее сжимаемость полимера под воздействием повышенного давления и уменьшение удельного объема в результате охлаждения и температурной усадки. [c.424]

Расположение впусков может оказывать значительное влияние на физические свойства формуемых изделий. Для большинства полимеров характерна повышенная ударная прочность в направлении, перпендикулярном потоку. Правильно выбирая направление потока при заполнении формы, можно добиться существенного улучшения свойств отливок. Характерным примером могут служить условия формования дверной петли из полипропилена. Если поток в сужении петли направлен перпендикулярно ее оси, то последняя может выдерживать несколько миллионов перегибов. Если же течение в форме организовать по оси петли, то изделие разрушится уже после нескольких перегибов. [c.140]

Ориентация. Течение полимера в форме сопровождается ориентацией структурных единиц потока в направлении течения. При быстром охлаждении ориентация сохраняется, что заметно влияет на физические свойства формуемого изделия. [c.144]

Необходимо отмстить, что при формовании и последующем охлаждении в образцах (таблетках, пленках или волокнах) могут возникнуть и сохраниться внутренние напряжения или структурные изменения (особенно в случае кристаллизующихся полимеров). Тогда при нагревании в полимере разовьются релаксационные процессы, и на термомеханич. кривых появятся особенности (чаще всего минимумы), не характерные для самого изучаемого вещества. Поэтому образцы формуют в режиме течения полимера и условиях полной релаксации внутренних напряжений. Требуемое для этого повышение темп-ры или длительности формования может, в свою очередь, приводить к химич. изменениям полимера, что следует иметь в виду, поскольку они также заметно влияют на форму термомеханич. кривой. Необходимо также учитывать влияние режима охлаждения сформованных образцов (особенно в случае кристаллизующихся полимеров) на результаты Т. и. В случае порошкообразных полимеров способ формования особенно сильно влияет на результаты Т. и., однако установ- [c.311]

Результаты экспериментальных исследований процесса заполнения полости формы показали, что при фиксированном значении параметров литьевого цикла (Г, Р и Гф) зависимость средней скорости течения полимера V от времени I описывается экспоненциальным выражением вида [c.435]

Несмотря на компактность векторной формы записи, при рещении конкретных задач, связанных с исследованиями течения полимеров, приходится выбирать систему координат и определять в ней компоненты векторных и тензорных величин. [c.87]

Течение полимеров сопровождается возникновением эластических деформаций в расплаве, поэтому в нем появляется весь комплекс механических релаксационных явлений. Релаксация влияет на качество изделий, особенно резко она сказывается, когда охлаждение изделий протекает медленно и без давления, что часто имеет место при получении изделий выдавливанием на червячных прессах. В этом случае может произойти следующее 1) изменятся размеры изделия по сравнению с формующим инструментом (разбухание изделия) 2) появится шероховатость и даже бугристость на поверхности изделий и 3) исказится форма изделия. [c.39]

Здесь же следует подчеркнуть, что поскольку течение полимеров всегда неизбежно сопровождается развитием высокоэластической деформации (перемещение скрученной макромолекулы обязательно вызывает некоторое ее распрямление), то всякая переработка полимера сопровождается возникновением эластических деформаций перерабатываемой массы. Поэтому неизбежно появляется весь комплекс механических релаксационных явлений, с которыми необходимо считаться. Действительно, в практике формования полимерных изделий учитывают последующее (после формования) изменение формы изделия (так называемые усадки), развивающиеся после окончания формования и зависящие от времени и температуры. [c.86]

Основным объектом исследования был выбран поливинилхлорид, способный легко структурироваться при повышенных температурах вследствие отщепления НС1 и развития цепных окислительных процессов. Процесс вязкого течения в полимерах приводит, как известно, к появлению истинных необратимых деформаций. Интересно, что поливинилхлорид, несмотря на легкое структурирование при высоких температурах, все же при действии больших сил хорошо формуется, обнаруживая истинные необратимые деформации. В то же время при исследовании физических свойств поливинилхлорида в лабораторных условиях установлено, что все деформации обратимы и, следовательно, истинное течение полимера отсутствует. Таким образом, обнаружено странное противоречие, состоящее в том, что полимер обладает истинной текучестью при технологической переработке и нетекуч при исследовании в лабораторных условиях. [c.313]

Тем не менее для объяснения причин расширения потока на выходе и возникновения поверхностных дефектов только реологических кривых недостаточно, поскольку они не полностью описывают характер макроскопического течения полимера в канале формующей головки. [c.250]

Даже, если термомеханическая кривая имеет классический вид (см. рис. 18) и состоит из трех участков, следует воздержаться от утверждения, что полимер обладает всеми тремя физическими состояниями, переходя из одного в другое при нагревании. Нужно учитывать, что возрастание деформации в порошкообразном образце может быть вызвано побочными причинами. Определив термомеханическую кривую, лучше сперва обратить внимание на последнюю ветвь кривой. Если эта ветвь находится в интервале температур, где термическая или термоокислительная деструкция еще не проходит достаточно глубоко, можно говорить о течении полимеров. Чтобы убедиться в том, что развитие большой деформации (до 100 % при сжатии) вызвано течением, а не глубокой деструкцией полимера, необходимо параллельно сделать термогравиметрический анализ (получить термогравиметрическую криво ю). Эго особенно важно в случае теплостойких полимеров, для которых развитие большой деформации наступает в интервале температур 600-800 °С, и эта деформация, вызванная глубокой термической деструкцией полимера, может быть ошибочно принята за течение. Нужно учитывать также, что в процессе термомеханических испытаний помимо деструкции может происходить и структурирование. Эти два процесса всегда сосуществуют при нагревании полимера, но один из них протекает с гораздо большей скоростью и определяет направление всего гфоцесса. Структл рирование может проявляться в образовании поперечных свяхй между цепями полимера, в циклизации и т.д. В результате, начавшееся течение полимера будет приостановлено, и на термомеханической кривой появится площадка, аналогичная по форме площадке высокоэластичности для линейных полимеров. Поэтому нал№ше такой площадки [c.101]

Автор воспроизводил картины течения полимеров в каналах формующих головок с помощью окрашенных линейных полос. Представляется, что и расширение потока полимера на выходе, и возникновение поверхностных дефектов вполне можно объяснить, изучая полученные эпюры скоростей движения полимера в каналах формующей головки. [c.250]

На рис. 117 показана картина течения фторопласта-4 в формующей головке поршневого экструдера. В заготовке полимера на расстояниях а сверлили сквозные отверстия, которые заполняли красящим веществом. В ходе течения эти перпендикулярные к направлению потока окрашенные линии деформировались и очерчивали эпюры скоростей в поперечном сечении канала формующей головни. Из рисунка видно, что течение полимера в канале головки происходит в условиях неоднородного сдвига так, что при установившемся течении в прямолинейной части головки (зона 4) максимальная скорость течения полимера наблюдается в середине сечения трубы, а минимальная — у стенок головки. Следовательно, формование изделия при экструзии происходит только вследствие наличия внутреннего трения при отсутствии регулярного пристенного скольжения. При этих условиях пере- [c.250]

Деформация полимеров в вязкотеку ем состоянии представляет деформацию сдвига, для которой характерно постоянство объема деформируемого тела при изменении его формы. Поэтому поведение и характер течения полимеров и низкомолекулярных жидкостей существенно различаются. [c.378]

Из сказанного ясно, что течение полимера всегда неизбежно сопровождается развитием высокоэластической деформации. В макрообразце или изделии это приводит к изменению размеров после окончания процесса изготовления, к так называемой усадке, которая обязательно учитывается при конструировании формы. [c.257]

Процессы, связанные с изменением формы ценей нри течении полимеров, особенно заметны при исследовании релаксационных процессов в образцах, подвергавшихся течению. Как известно, полиизобутилен является каучукоподобным поли.мером, быстро возвращающимся после деформации к исходным размерам. Однако если подвергнуть нолиизобутилеп процессу течения, а затем наблюдать процесс сокращения такого образца, то видно, что он сокращается медленно и сохраняет анизотропию в течение весьма длительного времени. [c.268]

Практическое применение реологич. исследований связано, во-первых, с возможностью сопоставлять разл. материалы по форме РУС и значениям входящих в них констант во-вторых, с использованием РУС для решения техн. задач механики сплошных сред. Первое направление используется для стандартизации техн. материалов, контроля и регулирования технол. процессов практически во всех областях совр. техники. В рамках второго направления рассматривают прикладные гидродинамич. задачи-транспорт неньютоновских жидкостей по трубопроводам, течение полимеров, пищ. продуктов, строит, материалов в перерабатывающем оборудовании, движение буровых р-ров в пластах и т.д. Для концентрир. дисперсных систем к этим задачам примыкает установление оптим. технол. режимов перемешивания, формования изделий и т. п. Для твердых тел производят расчет напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов и изделий в целом для определения их прочности, разрывного удлинения и долговечности. [c.248]

Отмечавшаяся выше аномалия реологического поведения полимеров связана с изменениями их структуры в процессе переработки, основной причиной которых является высокая молекулярная масса и вытянутая линейная форма макромолекул, т. е. их анизодиаметричность. При этих условиях перемещение макромолекул одновременно как единого целого невозможно, так как количество энергии, необходимое для отрыва макромолекулы в целом от ее соседей, превышает энергию химических связей в главной цепи. Поэтому процесс вязкого течения полимера представляют как серию актов последовательного перемещения кинетических сегментов макромолекул. Достаточное число перемещений сегментов в соседнее положение равновесия в направлении действия силы приводит к перемещению центра тяжести молекулярного клубка, т. е. перемещению самой макромолекулы и необратимому изменению размеров и формы полимерного материала (рис. 1.8). При вытянутой форме макромолекулы трудно представить себе, чтобы она располагалась в одной плоскости и ее сегменты перемещались с одной скоростью вдоль направления действующих сил. Более вероятно, когда один конец ее оказывается в слое, движущемся с одной скоростью, другой — с другой скоростью (см. рис. 1.8). Если это так, то макромолекула будет постепенно вытягиваться (ориентироваться) Твдоль направления действия сил. [c.30]

Хорошо известно, что при введении в полимер наполнителя, нанесении его на твердую подложку или заливке в какую-либо форму его усадка и термическое расширение уменьшаются. Если полимер находится в жидком состоянии, то сокращение объема происходит за счет течения полимера и уменьшения общего объема системы или возникновения пористости. Как показано в предыдущей главе для эпоксидных смол, в жидком состоянии в зависимости от типа смолы и условий отверждения в некоторых случаях более половины полной усадки. Если наполнитель достаточно плотно упакован и не может деформироваться вместе с матрицей, образуя пространственный каркас с некоторой эффективной жесткостью, происходит всасывание его с поверхности материала. При формировании пропитанного эпоксидной смолой материала в замкнутой форме часто образуются поры, причем пористость равна объемной усадке в жидком состоянии, т. е. составляет около 2—37о (см. гл. 3). Плотность отверждающегося полимера при этом остается такой же, как и у ненаполненного полимера. [c.91]

Жидкое А. с. полимеров возможно только при отсутствии пространственной структуры или в случае, когда связи между макромолекулами достаточно слабы, т. е. легко нарушаются тепловым движением. Вследствие высокой вязкости полимеров и гибкост1г макромолекул жидкое А. с. полимеров также обладает особенностями. Развитие текучести, т. е. изменение формы под действием внешних сил, может происходить настолько замедленно, что при относительно небольших временах оно практически незаметно и вследствие высокоэластично-сти потока возникает комплекс свойств, соответствующий определению твердого А. с. Однако с течением времени текучесть оказывается заметной, вследствие чего в той или иной степени маскируется высокоэластич-ность и жидкое А. с. такого тола становится очевидным. Вязкость полимера очень сильно уменьшается с ростом темн-ры, а также при введении растворимых в нем низкомолекулярных веществ (см. Вязкость, Пластификация, Растворы). Поэтому длительность пребывания способного к течению полимера (или его р-ра) в твердом А. с. может варьировать от сколь угодно больших значений (напр., при темп-ре, блиакой к стеклования те.ппературе) до 1—0,1 мсек (папр., в р-рах полимеров низкой концентрации). [c.11]

При методе коагуляции нестабилизированный латекс перекачивают в осадитель, в который прибавляют раствор коагулянта — сульфата аммония. К смеси приливают 5%-ный раствор соды для нейтрализации и проводят агломерацию частиц пропусканием острого водяного пара при 100—110°С в течение 45—60 мин. Затем передавливают сжатым азотом суспензию в сборник 12, куда прибавляют 10%-ный раствор едкого натра для растворения осажденных соединений алюминия. Из сборника суспензия поступает на барабанные вакуум-фультры, на которых производится промывка осадка обессоленной водой и отжим до 60—65%-ной влажности. Влажный полимер формуется- на вальцах с рифленым [c.96]

Поскольку допущение о существовании у твердых полимеров вязкоупругих свойств (т. е. допущение, что материал ведет себя как тело Максвелла или Фойгта—Кельвина или как разные сочетания этих тел) явилось полезным при изучении небольших изменений формы, были предприняты попытки приложить те же механические модели для интерпретации особенностей установившегося течения полимеров. Эти обобщения можно найти у Пао и Эйриха". [c.36]

Процесс течения полимеров при деформации растяжения хорошо изучен на примере деформации полиизобутилена при напряжениях, равных —10 дин1см , и температурах 15°, 30"" н 60 °С. Образцы в форме лопаток, закрепленные двумя зажимами, помешались в термостат и под действием подвешенных к нижнему зажиму грузов очень медленно растягивались. Высокоэластическая деформация и дефор.мация течения расчленялись путем длительной. релаксации деформированных образцов при повышенных температурах (стр. 207). Остаточная деформация, т. е, деформации течения, характеризовалась длиной полностью отрелаксировавшего образца, которая, в отличие от длины образца сразу после деформации, абоэначается буквой /. Относительная остаточная деформация Стеч. составляет [c.211]

Обратимся теперь к рассмотрению чисто вязкостного аспекта течения полимеров. Этот аспект крайне важен при переработке полимеров. Чтобы получить образец любой заданной формы, вещество необходимо сформовать, приложив к нему в том или ином виде нагрузку при этом конечная форма должна фиксироваться. В каучуках в фе олфорыальдегидпых сыалах, сзк кмер, [c.219]

Применение теории Эцринга к течению полимеров приводит к интересным и довольно неожиданным результатам. Так как молекула полимера имеет не сферическую, а очень сильно вытянутую форму, можно ожидать, что энергия, необходимая для отрыва молекулы от ее соседей, должна быть пропорциональна длине цепи [c.225]

Сформованные таким образом детали легко теряют свою форму при нагреве, набухании или просто с течением времени, что часто приводит к их полной негодности. Совершенно ясно, что устойчивость формы появится лишь тогда, когда деформация материала при формовании будет истинно-остаточной, т. е. когда формование проводится с помошью процесса течения полимера. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология