Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
зерен определяется размером капли мономера; к тому же наиболее мелкие частицы ПВХ теряются при его выделении центрифугированием.
Второй важной подготовительной стадией является увлажнение ПВХ порошка. Недостаточная влажность влечет за собой неудовлетворительное дозирование и плохое качество формования: запыленность формующего валика, рыхлую упаковку зерен в сформованном слое, адгезию мипласта к ленте. Излишнее увлажнение приводит к ухудшению сыпучести порошка при дозировании, возрастанию максимального диаметра пор сепараторов (объемная пористость, однако, при этом возрастает), а в дальнейшем - и к разрывам по телу сепараторов. Оптимальная влажность ПВХ порошка перед формованием - 0,22- 0,30%.
Обязательной стадией подготовки ПВХ является просев порошка. При просеве разрушаются агрегаты частиц ПВХ, образовавшиеся при его хранении и транспортировании и приводящие к неоднородностям в сформованном слое и дефектам в спеченном материале. Просев осуществляется, как правило, с использованием сеток с размером ячеек 120-160 мкм. Размер ячеек сетки при просеве позволяет в некоторой степени регулировать дисперсность перерабатываемого ПВХ, а следовательно, и свойства спеченных материалов.
На свойства спеченных материалов заметным образом влияют у-ловия формования: скорость формования, фрикция валика относительно ленты, диаметр формующего валика и др. Увеличение диаметра формующего валика и уменьшение скорости формования приводят к более плотной упаковке зерен ПВХ при формовании, а это, в свою очередь, вызывает уменьшение пористости (при заданном уровне прочности) и снижение максимального диаметра пор спеченного материала.
Спекание ПВХ порошка проводят в туннельной печи при 150-190 "С за счет тепла, передаваемого излучением от верхних и нижних грею-
257
256
щих плит туннельной печи. Для выравнивания и увеличения тепловой поглощающей способности поверхности ленты, обращенной к греющим плитам, производят ее чернение. С целью повышения равномерности прогрева порошкообразного ПВХ при спекании и улучшения свойств сепараторов молено использовать в качестве теплоносителя топочный газ. С этой же целью предлагается проводить нагрев ПВХ током высокой частоты [58] или ультразвуком [98].
На рис. 11.3 представлены зависимости изменения основных свойств сепараторов во времени (режим динамический). Видно, что с увеличением времени степень спекания порошка быстро увеличивается, что проявляется в росте прочности, эластичности, усадки (уменьшении толщины тела и ребра сепаратора). При этом возрастает электросопротивление, т.е. уменьшается эквивалентное сечение электролита в теле сепаратора, увеличивается максимальный диаметр пор. Возрастание максимального диаметра пор, образующихся на участке сопряжения тела и ребра, обусловлено, очевидно, неоднородностью усадки в теле и ребре сепаратора. По этой же причине прочность сепаратора при испытании поперек ребер значительно ниже прочности вдоль ребер. Результаты исследования механизма процесса спекания ПВХ порошка свидетельствует о том, что площадь шейки контакта частиц полимера при спекании увеличивается пропорционально времени нагрева: сечение шейки спекаемыми частицами линейно зависит от времени спекания. Линейный характер этой зависимости показывает, что процесс спекания порошкообразного ПВХ подчиняется общим закономерностям спекания сферических частиц и может быть описан уравнением Я.И.Френкеля [13]:
d2 = 3/2(l/n)oYT,
где d - диаметр шейки контакта частиц полимера; г) - вязкость полимера; а - диаметр частиц полимера; у - поверхностное натяжение полимера; т - время нагрева.
Влияние температуры спекания на свойства сепараторов аналогично влиянию времени спекания. Повышение температуры спекания вызывает увеличение максимального диаметра пор и уменьшение пористости (при неизменной прочности поперек ребер сепараторов). Сепараторы, полученные при низкой температуре спекания, характеризуются большей степенью окрашенности полимера (при равной прочности). Это связано, очевидно, с тем, что энергия активации процесса дегидрохлорирования ПВХ ниже энергии активации вязкого течения ПВХ при 160-190 "С (100 кДж/моль по сравнению с 150 кДж/моль). Таким образом, при низких температурах спекания доминируют процессы деструкции ПВХ (элиминирование НС1 и образование сопряженных двойных связей), а при высоких - спекание.
258
11.2. Требования к дисперсности поливинилхлорида для получения пористых материалов
Дисперсность ПВХ порошка, являясь геометрической характеристикой, во многом определяет его физические свойства, а также свойства получаемых спеченных материалов. Так, насыпная плотность при переходе от грубодисперсных порошков к высокодисперсным резко уменьшается, что связано с увеличением вклада сил аутогезии по лношению к силам тяжести [1, 29]. С повышением дисперсности увеличивается способность к деформированию порошка, и, наоборот, грубодисперсные порошки создают более устойчивые структуры. Это различие проявляется при формовании порошка и позволяет разделить их на "мягкие" и "жесткие" в зависимости от внутреннего напряжения при формовании порошка. В тех случаях, когда внутреннее напряжение становится сравнимым с давлением, оказываемым свободно катящимся по порошку валика, происходят поднятие валика и сдвиг сформованного слоя порошка (образуются так называемые "струпья"). "Жесткость" порошков накладывает ограничения на возможности их использования при прокатке тонких слоев.
