Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Для технологической оценки полимерных материалов уже в 50-х годах ведущие инофирмы приступили к созданию специального лабораторного перерабатывающего оборудования, к которому предъявляются специфические требования [50]. Лабораторное оборудование должно иметь более широкий диапазон регулирования технологических параметров и давать максимум информации при минимальных материальных затратах. В большинстве случаев для оценки перерабатываемости ПВХ применяют пластограф Брабендера [160, 138, 180, 189], капиллярный вискозиметр [7, 8], экструзиометр [119, 125, 126, 186] и Лабораторные вальцы [50,18].
Рассмотрим применение методов технологической оценки по основным стадиям процесса переработки: приготовления композиций, пластикации смесей, формования изделий.
Приготовление композиций. Смешение является обязательной операцией для многокомпонентных систем, к которым относятся ПВХ композиции. Наиболее часто этот процесс проводят на центробежных агрегатах, где компоненты подвергаются интенсивному механическому перемешиванию в вихревых потоках. При этом происходит распределение в порошке ПВХ стабилизаторов и наполнителей, поглощение пластификаторов, а также дегазация летучих примесей.
Микроструктурой зерен определяются многие свойства порошкообразного ПВХ: пористость, насыпная плотность, гомогенность и другие, которые в той или иной степени влияют на скорость поглощения пластификаторов и других компонентов [56]. Следует отметить, что
181
180
морфологические свойства различных партий полимера неодинаковы. Поэтому время смешения берется с большим запасом и достигает 20 мин для пластифицированных и 10 мин для жестких композиций [91], что снижает производительность оборудования.
Фирмой "Хеншель" разработан процесс, в котором время смешения сокращено до 2, 3 мин для жестких и 4,5 - 5,5 мин для пластифицированных ПВХ композиций [181]. Решить такую задачу можно при комплексном подходе к созданию полимера, совершенствовании аппаратурного оформления процесса и оптимизации режимов приготовления композиций.
Одним из наиболее распространенных параметров, характеризующих смесь, является степень неоднородности [5], которую оценивают визуально или рентгенографически на прессованных образцах [91], а также фотомикроскопическим методом [127]. Такая оценка дает информацию о состоянии смесей, однако процесс приготовления образцов оказывает существенное влияние на распределение компонентов.
Попытка оценить качество смесей по температуре плавления ТПП1 определяемой на пластографе Брабендера, была сделана [53], однако Гпл композиций рассматривалась без учета интенсивности термомеханического воздействия, которое оказывает решающее влияние на степень разрушения глобулярной структуры ПВХ при пластификации [151].
Технология приготовления порошкообразных сухих смесей ПВХ -пластификатор методом горячего смешения рассмотрена в [91, 92, 190]. Во [190] при взаимодействии ПВХ с пластификатором оценивали так называемую температуру "сухости", которую определяли при смешении в турбосмесителе Хеншеля полимера с пластификатором в соотношении 4:1. Смесь нагревали со скоростью 3 "С/мин и фиксировали температуру резкого снижения сопротивления перемешиванию.
Выбор технологического режима смешения может производиться и на основании данных, полученных на модельных установках. Однако таким опытам, по нашему мнению, должно предшествовать экспериментальное определение некоторых параметров, отражающих структурно-морфологические особенности полимера, в частности удельной и морфологической неоднородности.
Пластикация смесей. В процессе переработки через расплав ПВХ композиции подвергаются значительным термомеханическим воздействиям [3], что приводит к деструкции полимера [56]. Следовательно, для обеспечения эффективной и надежной работы перерабатывающего оборудования особое значение приобретает определение максимально допустимого времени пребывания полимера под действием тепла и деформации сдвига. Поэтому основным критерием перерабатываемое-ти ПВХ композиций является термостабильность - продолжительность индукционного периода от начала термомеханического воздействие до момента выделения свободного НС1 [56]. В настоящее время наиболее широкое применение находят следующие методы определения
термостабильности ПВХ композиций: по изменению цвета индикаторной бумаги - метод "Конго-рот" [56]; по изменению крутящего момента на валу привода пластографа Брабендера [160, 54, 55, 57]; по изменению цвета вальцованных пленок при нагревании [189]; по изменению окраски расплава на вальцах [90]; по выделению газообразных продуктов разложения [91, 92]; по изменению цвета экструдата на капиллярном вискозиметре [189] и экструдере [160].
Термостабильность по методу "Конго-рот" определяют при нагреве образцов в статических условиях до начала выделения НС1, фиксируемого по изменению цвета индикаторной бумаги [68]. Метод характеризует термостабильность в статических условиях нагревания и не учитывает динамики энергетического воздействия на деструкцию полимера.
Пластограф Брабендера удовлетворительно моделирует процесс пластикации, что и определяет его незаменимость при использовании гомогенизации [7, 138] реологии расплавов [160] и термостабильности [160,180] ПВХ композиций. Широкое применение прибора обусловлено хорошей воспроизводимостью результатов и сравнительной простотой его эксплуатации. При исследовании ПВХ с помощью прибора наиболее часто определяют время гомогенизации и динамическую термостабильность в условиях интенсивной деформации сдвига, т.е. время от начала термомеханического воздействия до протекания в полимере глубоких термодеструктивных процессов [54, 55,57, 167].
