Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Общая сила, приложенная нормально к площадке контакта и
?ис 4.5. Слияние полимерных глобул в высокоэластическом (1) и вязкотекучем (2) состояниях:
а — две контактирующий^ сферы;б — фрагмент агломерата Рис 4.6. К количественной оценке сил, действующих при слиянии полимерных сфер
способствующая аутогезионному сращиванию глобул, складывается из трех главных составляющих:
F = FK + FKp + Fn, (4-8)
где FK — сила, обусловленная капиллярным давлением жидкости; FKp — краевая сипа по линии границы смачивания сферы; Fn — сила, обусловленная поверхностным натяжением полимера.
Из анализа этих сил получено выражение для средней величины давления, развиваемого на площадке контакта:
p = F/(nR2sin2cc) = (A'o+2an)/ft, (4.9)
где К-
cosa ( [cos a sin p - 2(cosa - cosp)] (sin2 p - sin2 a) sin2 a( (cos a - cos p) (cos a sin P - cos a + cos P)
(4.Ю)
Это давление вызывает деформацию сферы и напряженное состояние полимера, причем в сечении контакта напряжение N = - р. Соотношения (4.9) и (4.10) справедливы и для агломерата полимерных глобул, причем для максимально плотной упаковки угол а изменяется от 0 до 30°, а угол р - от 30° до a.
В процессе термоусадки давление, а следовательно и напряжение в полимерном материале, изменяется вследствие изменения углов а и В, а также изменения радиуса кривизны глобул. Кинетику этого процесса с учетом релаксационного характера его протекания можно представить в виде полного дифференциала функции (4.9) по времени:
dp _ d(JV-JVoo)_o IdK da +дК dp \ Ko+2ondR ^ n)
dx dx R\da dx Эр dxi #2 dx
где JVo,, = Ea> e — равновесное значение напряжения, соответствующее данной деформации
Е и температуре 6; ?<» - равновесное значение модуля упругости полимера при данной
'емпературе.
128
129
Связать изменение напряжения с деформацией можно с помощь дифференциального уравнения Б.А.Догадкина с соавт. [37], учитыва! щего упругие и вязкие свойства полимера и время развития упруго
ти: d(JV-JV»)/:de»=E1dT/dT-(A.-A.(B)/Tp, (4.К
где Ei — модуль, характеризующий упругие свойства тела; тр — время релаксац» характеризующее вязкие свойства системы.
Деформацию i применительно к термоусадке частиц удобнее св: зать с относительным изменением плотности зерна:
ДР=(Рм-Рм0)/Рм0 = (^0-^)/^ (4.13)
где рмо> рм — начальное и текущее значения плотности; Vq, V - начальное и текуще значения объема.
Учитывая, что V0 ~ V, V~ Р, е = (10 - 0/1,
АР=(/30 - /3)//3 = е[Е2 + 3(е + 1)], (4.14)
где 'о>'— начальный и текущий линейный размер зерна.
Система уравнений (4.11) - (4.14) в сочетании с уравнением кине тики нагрева зерна и с соответствующими начальными и граничныы условиями дает полное математическое описание термической усадк ; частиц в процессе сушки латексов синтетических смол.
Учитывая, что плотность полимерного зерна влияет на технологи ческие характеристики высушенного эмульсионного ПВХ (количестве связанного пластификатора, реологические свойства, "живучесть' паст и др.), для практических целей оказывается удобнее связать изменения свойств порошка ПВХ и композиций на его основе с факте-ром термообработки Фт (3.5), определяемым по температуре стеклова ния (Гкр = Гс). Причем для процесса сушки полимерных латексов распылением можно с достаточной для практики точностью принят время сушки и термообработки т » т* (где х* - время релаксации). Ь этом случае Фт = Г/Гс,что позволяет легко рассчитать режим сушки для любого заданного фактора Фт, т.е. степени термообработки.
4.2. Аппаратурно-технологическое оформление сушки эмульсионного и микросуспензионного поливинилхлорида
Применявшийся ранее способ выделения эмульсионного ПВХ посредством коагуляции латекса, механического обезвоживания суспензии, последующей сушки осадка и измельчения продукта не нашел широкого распространения ввиду сложности технологического процесса, большого количества загрязненных сточных вод и потерь продукта. Для микросуспензионного ПВХ этот способ находит ограниченное применение. В настоящее время в мировой практике получения эмульсионного и микросуспензионного ПВХ наиболее распространен способ выделения готового продукта непосредственно сушкой латексов в распылительных сушилках. Сушка в них осуществляется
диспергированием латекса в сушильной камере, в которую одновременно подается сушильный агент.
Применение способа сушки распылением латексов ПВХ упрощает технологическую схему и значительно уменьшает количество сточных вод производства, а главное - позволяет получить готовый продукт требуемого гранулометрического состава с заданными формой и структурой частиц. Последнее обстоятельство является определяющим особенно для ПВХ, перерабатываемого в изделия и материалы по пластизольной технологии или методом спекания, несмотря на недостатки, присущие способу сушки распылением: повышенный расход тепловой энергии и теплоносителя, большие габариты сушильного аппарата, удорожание системы пылеулавливания и очистки отработанного сушильного агента, присутствие в высушенном продукте различных вспомогательных веществ (эмульгатор, буферные соли, добавки).
