Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Описание реологических свойств необходимо для оценки свойств Полимерного материала с целью сравнения отдельных партий сырья; Для разработки более совершенных приемов переработки и способов воздействия на материал, основанный на знании специфических особенностей его строения и реологических свойств; для определения Констант выбранного реологического уравнения состояния как осно-
187
вы формулирования и последующего решения гидродинамических задач, моделирующих те или иные технологические процессы или их основные стадии [51].
Наиболее распространенным методом исследования реологических свойств расплавов ПВХ композиций является капиллярная вискозиметрия [22]. В настоящее время капиллярная вискозиметрия представляет собой весьма развитую область, охватывающую десятки приборов научного и промышленного назначения и большое число стандартизованных методов измерения показателей вязкостных свойств. Наиболее полно методология измерений и устройство основных типов приборов рассмотрены в [52].
Исследование течения расплавов ПВХ композиций с помощью капиллярных вискозиметров затрудняется тем, что материал, находясь длительное время в загрузочной камере прибора, подвергается значительным термическим воздействиям. Это вносит дополнительные погрешности в определение коэффициента эффективной вязкости расплава. Результаты измерений показателя текучести расплава (ПТР), полученные с помощью широко распространенного прибора измерения индекс расплава термопластов (ИИРТ), также по мнению авторов [45] неоднозначно характеризуют реологические свойства ПВХ композиций. С большим успехом этот показатель может применяться для оценки из термомеханической предыстории.
Поэтому для оценки перерабатываемости широко используются приборы, сконструированные на базе лабораторных или промышленных экструдеров. В приборах такого типа пластикация полимера и нагревание до требуемой температуры осуществляется в экструдере, давление измеряется перед входом в головку, представляющую собой одну или несколько капиллярных трубок [52]. Преимуществом приборов такого типа является малая продолжительность пребывания полимера в зоне высоких температур, что особенно важно при исследовании ПВХ материалов. Пути совершенствования экструзиометров описаны в [63]. Однако приведенные выше специфические особенности расплава ПВХ, такие как агрегатное течение, химическое течение, псевдопластичность, а также пристенное скольжение, обусловливают особые требования, предъявляемые к проведению реологических измерений. Интересные попытки учесть эти особенности приведены в [120]; они и были использованы авторами при разработке установки для реологических исследований.
Для исследования течения расплавов ПВХ композиций была разработана установка, схема которой представлена на рис. 7.4. Исследуемые композиции пластицировали лабораторным шнековым экстру дером, затем термостатировали в накопительной камере. Регулирование объемного расхода осуществляли обводным байпассирующим устройством, уменьшающим колебания температуры за счет изменения условий пластикации. Учитывая большую чувствительность расплава ПВХ композиций к геометрии входа, перепад давлений измеряли на участке измерительного канала с установившимся режимом течения. 188
Рис. 7.4. Схема экструзионного реометра:
1 -экетрудер fo =0,02 u,Z/D^);2 - накопительная кэд J - верительный баипассирующее устройство
канал; 4 —
Длина измерительного канала была выбрана сравнительно небольшой, чтобы уменьшить прирост температуры расплава за счет диссипации механической энергии при течении. Небольшая высота канала обеспечивала интенсивный отвод тепла в направлении, перпендикулярном потоку, что также способствовало уменьшению роста температуры расплава при течении. С учетом сказанного выше были выбраны следующие размеры плоского канала: Я-0,5 мм, В-10 мм и 1-20 мм (см. рис. 7.4). Поскольку отношение высоты и ширина канала Н:В = 0,1 расчет напряжений и скоростей сдвига проводили по формулам [52] с учетом поправки по Рабиновичу-Вайсенбергу [63]. Для уменьшения градиента температур расплава в головке пластикацию осуществляли при низких частотах вращения шнека (не более 20 мин-1). Колебание температуры в потоке составляло при этом не более 5 "С, что хорошо согласуется с данными [6]. Поправку на пьезоэффект не вводили, так как согласно [128] при перепаде давлений до 20 МПа ошибка измерений не превышает 1%.
Как уже отмечалось, одной из важных специфических особенностей течения ПВХ, является пристенное скольжение. Необходимость определения скорости пристенного скольжения вызвана, с одной стороны, поиском путей увеличения производительности процесса переработки с помощью смазок, с другой - дает наиболее полную информацию о времени пребывания материала в зоне термомеханического воздействия. Это необходимо для обеспечения устойчивости и длительной Работы оборудования при переработке ПВХ композиций.
Пристенное скольжение может быть учтено при реологических Исследованиях на капиллярном вискозиметре, имеющем капилляры с одинаковым отношением llD, но с разными радиусами [52, 158]. Б [94] "оказано, что пристенное скольжение ПВХ композиции зависит не от Формы канала, а от материала, из которого изготовлен канал, состояли его поверхности и температуры.
