1. Пластические массы как многокомпонентные системы

Вид материала

Документы

Содержание 2. Методы переработки пластических масс. 2.2 Литье под давлением. 2.4 Вальцевание и каландрование. 2.5 Ротационное формование. 2.6 Формование пленок поливом из раствора. 2.7 Формование изделий из армированных пластиков. 2.8 Формирование изделий из фторопластов. 2.9 Переработка наполненых и высоконаполненых полимерных материалов. 2.10 Переработка газонаполненных пластических масс.

Подобный материал:

• Чупахина Олега Николаевича, 811.58kb.
• 27 ежегодная международная научно-практическая конференция и блиц-выставка, 347.79kb.
• Многокомпонентные случайные системы, 75.58kb.
• Пластические массы, пластики, 330.92kb.
• Программа проведения мастер классов Ассоциации клиник пластической хирургии и косметологии:, 23.38kb.
• Выход готовых блюд (не менее), 46.23kb.
• Полиграфический словарь, 499.28kb.
• Темы: Тематические дни на «Домашнем» Смотрите новую программу «Детский день с Татьяной, 644.84kb.
• О. А. Кривцун Пластические вариации экзистенциального: из истории искусства новой России, 567.67kb.
• Лекция 4-2009, 96.44kb.

1. Пластические массы как многокомпонентные системы

2. Методы переработки пластических масс.

2.1. Экструзия.

2.2. Литьё под давлением.

2.3. Прессование.

2.4. Вальцевание и каландрование

2.5. Ротационное формование.

2.6. Формование пленок поливом из раствора

2.7. Формование изделий из армированных пластиков

2.8. Формование изделий из фторопластов.

2.9. Переработка наполненных и высоконаполненных полимерных материалов.

2.10. Переработка газонаполненных пластических масс.


1. Пластические массы как многокомпонентные системы


Пластические массы представляют собой сложные многокомпонентные системы. Основной этих систем служит полимер или смесь полимеров. Кроме полимера в состав полимерных композиции, из которых получают пластмассы, входят различные добавки (ингредиенты). Для получения пластмасс, как правило, используют полимеры, температура стеклования или температура кристаллизации (если это частично закристаллизованные полимеры ) которых выше комнатной. В ряде случаев в процессе переработки композиций в изделия протекают химические процессы структурирования, деполимеризации и др., приводящие к переходу системы из жидкого в твердое состояние.

Наиболее важные технологические свойства полимерного материала – способность не обратить деформироваться, переходить из твердого в вязкотекучее состояние, сохранять приданную форму и комплекс эксплуатационных свойств.

Выбор базового полимера и состав полимерных композиции определяются областью применения изделий и полуфабрикатов. Стой точки зрения существенноное значение имеет ассортимент полимеров, производимых отечественной промышленностью.

В десятой пятилетке увеличилось количество производимых отечественных полимеризационных термопластов (легче перерабатываемых в изделия и в большинстве случаев характеризующихся лучшими эксплуатационными свойствами по сравнению с реактопластами) и уменьшился выпуск поликонденсационных пластмасс. Это позволило в одиннадцатой пятилетке существенно увеличить производство высококачественных изделий из пластмасс, включая армированные и наполненные, а также таких многотоннажных изделий, как трубы.

Много теоретических вопросов возникает в связи с процессами склеивания и сварки полимерных тел. Помимо теории адгезии и аутогезии здесь нельзя пройти мимо проблемы влияния растворителя и клея на химческое строение и физическую структуру зоны соединения двух тел. При этом структура и свойства соединения зависят от свойств соединяемых материалов.

В связи с задачей повышения качества изделий особое значение приобретают такие процессы отделки пластмассовых изделий, как металлизация, окрашивание, различные виды поверхностной обработки.

Не менее важной для обеспечения высокого качества изделий является разработка методов неразрушающего контроля изделий и создание приборов для исследования и оценки исходных пластмасс, полуфабрикатов и изделий из них. Такие приборы должны обеспечивать точность, надежность оценки и высокую производительность при минимальной трудоемкости анализов.

Наконец, среди важнейших физико-химических проблем переработки пластмасс необходимо назвать разработку новых и усовершенствование существующих методов прогнозирования надежности и долговечности полимерных изделий. Эта проблема сложна, поскольку включает в себя комплекс вопросов практически обо всех структурно-физических и химических превращениях полимеров, а также об условиях эксплуатации изделий. Следует подчеркнуть, что надежный прогноз возможен только на базе глубокого знания основных закономерностей, указанных явлений, причем с учетом их взаимного влияния.

Другой очень важный и обширный комплекс проблем переработки полимеров составляют расчет и конструирование перерабатывающих машин, технологической оснастки и самих изделий из пластмасс, а также технологическая аттестация перерабатываемых материалов. Сюда же примыкают проблемы классификации и стандартизации изделий и полуфабрикатов.

Современные масштабы производства требуют разработки автоматических систем управления производственными процессами и предприятиями, перерабатывающими пластмассы. В десятой пятилетке организованы автоматизированные линии и участки литья термопластов и переработки реактопластов. В одиннадцатой пятилетке созданы также автоматизированные линии и участки по изготовлению пленок и труб. Ввод в эксплуатацию автоматизированных производств позволил повысить производительность труда в 5-7 раз снижение себестоимости продукции на 25-30%. Резко возросла производительность труда в производствах пленок, труб и листов, а себестоимость их изготовления при этом снизилась на 20-40%. Эта тенденция получит существенное развитие в двенадцатое пятилетке.

Важным научным направлением является разработка технико-экономических оснований процессов переработки и применения пластмасс в различных отраслях народного хозяйства.

Несмотря на существенное увеличение уровня производства пластмасс и их высокую экономическую эффективность, потребность народного хозяйства в этих материалах удовлетворяется пока не полностью. Снижение дефицита пластмасс может достигаться частично за счет выбора наиболее экономичных конструкций изделий и методов переработки пластмасс, более полного использования отходов производства и отработанных изделий широкого применения минеральных и других наполнителей в полимерных композициях.

Повышение производительности труда при переработке пластмасс в изделия становится одной из наиболее актуальных задач химической промышленности. В связи с этим управление перерабатывающим оборудованием должно в будущем осуществляться в значительной мере с помощью электронных управляемых систем. Намечается самонастраивающихся машин, оснащенных приспособлениями для контроля процессов переработки автоматическими блоками с программаторами настройки и средствами регулированиями технологических параметров. При этом возникают проблемы оптимизации технологических процессов, решение которых возможно лишь при использовании современной техники автоматического управления на основе физико – химических закономерностей взаимосвязи структуры полимеров со свойствами получаемых изделий.

Особое внимание должно быть уделено созданию полимерных материалов, содержащих эффективные регуляторы над молекулярной структуры и подвижности ее элементов. Такие материалы менее чувствительны к колебаниям параметров исходного сырья и необходимым в связи с этим изменениями технологических режимов переработки, что позволяет успешно использовать их при организации выпуска изделий на автоматических линиях.

Переработка пластмасс в изделия и полуфабрикаты состоит из следующих этапов: а) приготовление пластмасс – полимерных композиций с комплексом свойств, заданных условиями эксплуатации; б) перевод их в состояние, в котором они легко принимают задаваемую форму; в) придание пластмассе формы изделия или полуфабриката; г) фиксирование конечной формы изделия или полуфабриката


2. Методы переработки пластических масс.


Переработка пластмасс в изделия, как указывалось, сводится к получению на основе полимеров материала, обеспечивающего заданный комплекс эксплуатационных свойств изделий, переводу этого материала в состояние, в котором он легко принимает требуемую форму, и, наконец, к фиксированию конечной формы изделия. Материалы на основе полимеров, обеспечивающие необходимый комплекс свойств, можно получать путем смешения полимеров с другими ингредиентами. Исходный материал легко принимает форму, если он приготовлен на основе олигомеров (т. е. имеет низкую молекулярную массу) или, например, используется в виде раствора. Во всех остальных случаях для формирования материала его подвергают плавлению, растворяют в соответствующей жидкости или перерабатывают в виде порошка.

После того, как материал переведен в состояние, в котором он лекго деформируется, с помощью специального оборудования ему придают требуемую форму. Материал в жидком состоянии продавливается через формующие каналы в специальные формы. Материал в твердом состоянии формуют, подвергая его воздействию деформирующих сил в специальных устройствах, придавая ему нужную форму режущими инструментами, наконец, склеивая или сваривая отдельные слои или части конструкции. Одним из наиболее прогрессивных и широко применяемых процессов формирования полимеров является экструзия.


2.1 Экструзия


Экструзия – непрерывный технологический процесс получения изделий или полуфабрикатов требуемой формы путем продавливания расплава полимерного материала через профилирующее отверстие (фильеру ). Экструзию применяют для промышленной переработки термопластичных материалов в пленки, листы, трубы, различные профильно-погонажные изделия, кабели, а также для нанесения покрытий на бумагу, фольгу и другие подложки ( в том числе полимерные пленки).

Основным оборудованием для переработки пластмасс методом экструзии служат одно- и двухчервячные экструдеры, называемые также червячными прессами. В отдельных случаях для переработки полимеров и композиций на их основе успешно применяют бесчервячные, или дисковые, экструдеры.


2.2 Литье под давлением.


Литье под давлением – метод формования изделий из пластмасс и резиновых смесей в литьевых машинах, заключающейся в размягчении материала до вязкотекучего состояния и последующем перемещении его в литьевую форму, где материал затвердевает при изменении температуры, приобретая конфигурацию внутренней полости формы.

Литье под давлением позволяет получать разнообразные изделия сложной конфигурации, обладающие массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок до 10 мм (в редких случаях-до 20мм). Получают как единичные изделия, так и крупные партии (Серии). Размер партий ограничен только сроком службы литьевых форм.

При литье термопластов расплав, заполнивший форму, затвердевает при охлаждении, после чего форму раскрывают (размыкают) и выталкивают изделие.

При формировании ректопластов полимерную композицию впрыскивают в форму, которую затем нагревают до температуры отвердения материала. После этого форму открывают и извлекают из нее готовое изделие.

Первоначально метод литья пластмасс с применением высокого давления был разработан для таких материалов, как ацетобутират целлюлозы, полиметилметакрилат и полистирол. Технические параметры литьевых машин, например максимальный объем отливки, и теперь принято задавать по полистиролу. В настоящее время полиолефины также входят в число полимеров, наиболее часто перерабатываемых литьем под давлением. Следует учитывать, что плотность полиолефинов (0,90- 0,97г/см³) ниже, чем плотность полистирола (около 1,05г/см³), и их, как правило, перерабатывают при более высоких температурах. В силу этого удельный объем полиолефинов при условиях переработки оказывается соответственно больше, чем у полистирола. Максимальная масса изделий, которые удается отливать из полиолефинов, на практике может составлять всего около 50% предельной массы изделий из полистирола при литье под давлением на обычных поршневых машинах и примерно 70-80% при литье на машинах с червячной пластикацией материала.

Машиностроительная промышленность выпускает литьевые машины, на которых можно формовать изделия разных размеров – от мелких (с массой около 10г) до очень крупных (с массой до 32 кг). Литьем под давлением изготавливают самые разнообразные изделия – от предметов домашнего обихода и потребительской тары до крупногабаритных деталей машин, аппаратов, автомобилей.

По конструкции пластификатора литьевые машины можно разделить на две основные группы: машины с пластификаорами плунжерного и червячного типов.

Известны конструкции плунжерных литьевых машин с раздельным устройством пластификатора и литьевого цилиндра. В машинах такого типа пластикация очередной порции полимерной композиции совмещается по времени с охлаждением отформованного изделия. Расплав при этом поступает из пластификатора в литьевой цилиндр, постепенно отодвигая назад литьевой плунжер. Пластификаторы поршневого типа не могут обеспечить достаточно равномерного распределения температуры в различных точках расплава, так как нагрев осуществляется за счет теплопередачи от стенок пластификатора к расплаву. В этих условиях для создания соответствующего теплового потока необходим значительный перепад температур. К тому же однородность теплового поля в пластификаторах поршневого типа снижается с увеличением производительности машины вследствие уменьшения времени пребывания расплава в пластификаторе.

В червяных литьевых машинах (термопластавтоматах) плавление и пластикация полимерной композиции происходят в цилиндре с червяком. Наибольшее распространение получила конструкция червячного пластикатора . В таком пластикаторе червяк может не только вращаться, но и совершать возвратно-поступательное движение за счет изменения давления в гидравлическом цилиндре.

при переработке термопластов цилиндр разгревают до 180-320ْ С. При переработке реактопластов эта температура ниже и лежит в пределах 80-200 ْ С. Полимерная композиция в вязкотекучем состоянии в результате поступательного движения червяка или поршня нагнетается в литьевую форму. Режим охлаждения материала зависит прежде всего от природы полимера (или полимеров), составляющего основу перерабатываемой композиции.

2.3 Прессование.


Прессование – один из распространенных методов получения из полимеров, в первую очередь из термореактивных материалов. Существуют следующие разновидности прессования: компрессионное (прямое), литьевое (трансферное), роторное, непрерывное профильное, или штранг-прессование. Основным видам прессования является компрессионное.

Прессование предусматривает загрузку материала в прессформу, его перевод при нагревании в вязкотекучее состояние, формование изделия под действием давления и фиксацию заданной конфигурации изделия в результате ускоренного сшивания олигомеров при повышенной температуре (при переработке реактопластов) или охлаждения материала до температуры стеклования (при формовании термопластов). В цикле прессования реактопластов одновременно с приданием заданной формы происходит его отверждеваие. Полученное этим методом изделие, как правило, обладает формоустойчивостью при повышенной температуре и не требует охлаждения перед извлечением из пресс-формы. При прессовании термопластов изделие приобретает формоустойчивость только при охлаждении под давлением.

Прямое, или компрессионное, прессование – процесс, при котором материал загружается непосредственно в оформляющую полость пресс-формы, где происходит его формирование и отверждевание.

Процесс прессования осуществляют на специальных прессах (гидравлических или механических) в обогреваемых прессформах.

Технологический процесс компрессионного прессования включает следующие стадии: подготовка и дозирование пресс-материала, его предварительный подогрев, загрузка пресс-формы, опускание плит пресса и смыкание пресс-формы, подпрессовка, выдержка под давлением; подъем подвижной плиты пресса с пуансоном и разъем пресс-формы, извлечение изделия, очистка пресс-формы и подготовка ее к следующему рабочему циклу. Готовое изделие после извлечения из пресс-формы освобождают от резьбовых знаков, вставок, грата (облоя) и при необходимости направляют на механическую обработку и окончательную отделку. Крупногабаритные изделия после извлечения из формы часто подвергают нормализации.


2.4 Вальцевание и каландрование.


До недавнего времени одним из самых распространенных методов получения пленочных и листовых материалов был метод вальцевания. Вальцевание как технологический прием известно давно и широко применяется в технологии каучука и резины.

Сущность процесса вальцевания состоит в многократном пропускании материала через зазор между вращающимися навстречу друг другу обогреваемыми металлическими валками. Под действием повышенной температуры и значительных механических усилий в зазоре материал деформируется, размягчается, перемешивается и гомогенизируется. При вальцевании происходит пластикация материала – резкое увеличение его пластичности в результате плавления, снижения молекулярной массы при механохимической деструкции и других физико-химических процессов. Интенсивность пластикации расчет с понижением температуры валков и увеличением продолжительности вальцевания.

В зависимости от температуры вальцевания макрорадикалы, образующиеся в результате механохимических процессов, могут либо дезактивироваться (что будет соответствовать деструкции со снижением молекулярной массы), либо рекомбинировать, давая блок- и привитые сополимеры или пространственно-структурированные полимеры.

Наиболее широко процесс вальцевания используют для смещения некоторых ингредиентов с полимерами, совмещения полимера с пластификатором, для получения листов и пленок. Наряду с этим вальцевание может применяться для разогрева и размягчения готового полимера, для получения блок- и привитых сополимеров.

Процесс вальцевания заканчивают после достижения однородности массы по консистенции и цвету и исчезновения включений непровальцованного материала. Готовый свальцованный материал можно использовать в последующих технологических операциях для получения пленок, листов, плит, труб и т.д. Производительность каландра значительно превосходит производительность вальцов, поэтому для питания каландра обычно используют поточную линию, состоящую из 3-4 вальцов.


2.5 Ротационное формование.


Ротационное формование – метод изготовления полых изделий из порошков или паст (пластизолей) термопластичных полимерных материалов. При ротационном формовании дозированную порцию материала загружают в полую металлическую форму, которую герметично закрывают и приводят во вращение в одной или в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Одновременно форму нагревают до температуры, необходимой для плавления полимера (для порошкообразного сырья) или для его набухания в пластификаторе (для паст).

При вращении формы материал равномерно распределяется по ее внутренней поверхности, гомогенизируется, и на горячих стенках формы образуется тонкое монолитное покрытие, которое удерживается за счет адгезии и центробежных сил. Формы нагревают либо в печах газовым пламенем, либо горячим воздухом. В некоторых случаях обогрев форм осуществляют инфракрасным излучением или смесью нитридов натрия и калия, которая плавится при температуре 200 – 300 ْ С и разбрызгивается на вращающие формы.

после гомогенизации расплавленной композиции форму охлаждают. В зависимости от вида изделия и типа перерабатываемого полимерного материала используют разъемные или неразъемные формы. При формировании изделий из поливинилхлоридных пластизолей пригодны неразъёмные формы: готовые изделия извлекают, используя упругую деформацию материала. Для извлечения изделий из жестких материалов применяют разъемные формы, которые, естественно, дороже неразъемных.

Процесс ротационного формования включает четыре основные стадии. Первая стадия – это загрузка материала. Вторая стадия – собственно формование изделия. В результате вращения формы относительно двух осей материал равномерно распределяется по внутренне поверхности формы. Третья стадия заключается в охлаждении отформованного изделия и, наконец, четвертая стадия – извлечение изделия из формы.

Достоинство ротационного формования состоит, прежде всего, в простоте получения изделий с арматурой. Стоимость переработки материала в крупногабаритные изделия при ротационном формовании ниже, чем при других методах. Это достигается за счет уменьшения числа сборочных и отделочных операций, таких, как сварка, механическая обработка и т. д.

Основной недостаток ротационного формования – небольшая продолжительность цикла. Тем не менее наметилась тенденция к увеличению производства этим методом крупных объемных изделий, таких, как корпуса аккумуляторов, топливные баки для автомобилей, багажные принадлежности и т. п.


2.6 Формование пленок поливом из раствора.


Формование пленок из раствора не утратило своего промышленного значения до настоящего времени. Оно является не только единственным способом получения пленок из полимеров, для которых температура перехода в вязкотекучее состояние выше температуры начала интенсивного термичского разложения. Пленки из гидрата целлюлозы, гидрохлорида полизопрена, поливинилового спирта до сих пор получают поливом из раствора, несмотря на то, что способ формования характеризуются невысокой производительностью, требует в ряде случаев дорогостоящих устройств для рекуперации растворителей, усложняется необходимостью сушки. Однако этот способ имеет и свои достоинства. Вследствие того, что переработка композиции в пленку поливом из раствора ведется при сравнительно низких температурах (например, по сравнению с экструзией), оказывается возможным введение в композицию нетермостойких компонентов: лекарственных препаратов, консервантов, стабилизаторов и других веществ.

Формование пленок описываемым методом осуществляют поливом раствора из неподвижной фильеры на движущуюся непрерывную металлическую ленту или вращающийся барабан. Формование пленок поливом из раствора включает следующие стадии: а) приготовление раствора; б) очистка раствора (фильтрование и деаэация); в) формование пленки; г) сушка пленки; Д0 обрезание кромок и намотка продукта.

Рабочий раствор представляет собой сложную многокомпонентную систему. Она состоит из смеси полимеров, растворителя или смеси растворителей, пластификатора, красителя или пигмента и стабилизатора. В некоторых случаях дополнительно вводят специальные добавки, такие, как, например, консерванты, лекарственные препараты и др. При составлении такой композиции руководствуются общими подходами к оптимизации состава материалов, изложенными в начале книги. При этом важнейшей отправной информацией служат данные о растворяющей способности растворителя относительно пленкообразующего полимера или смеси полимеров.


2.7 Формование изделий из армированных пластиков.


Армированные пластики (АП) – высокопрочные материалы, состоящие из полимерного связующего (матрицы) и упрочняющего волокнистого наполнителя. Армирующие волокна обеспечивают высокую прочность и жесткость, а полимерные связующие – монолитность материалов и равномерное распределение нагрузки между компонентами.

Широкое распространение получили стеклопластики с применением в качестве арматуры стекловолокна, отличающегося высокой удельной прочностью в направлении армирования. Высокопрочные композиты содержат в качестве наполнителя высокомодульные борные и углеродные волокна. Для изготовления конструкционных материалов используются также асбестовые, хлопковые и металлические волокна. В последние годы в качестве арматуры начали вводить полимерные волокна.

Один из основных недостатков армированных пластиков состоит в их слабом сопротивлении поперечному отрыву. Прочность при сдвиге этих материалов также характеризуются относительно низкими показателями. Армирующие волокна, используемые при получении высокомодульных комапзиционных материалов, отличаются анизоторопией свойств. Поэтому армированные пластики обнаруживает заметное различие в показателях свойств вдоль и поперек волокон. При конструировании изделий из армированных пластиков необходимо учитывать их низкие показатели при сдвиговом деформации и пониженные характеристики в поперечном (по отношению к волокну) направлении.

В последнее время разработаны методы устранения указанных недостатков традиционных армированных пластиков за счет применения так называемой объемной схемы армирования. Упрочненная система создается при армировании двумя или тремя нитями, а также при использовании вискериозованных волокон. Армирующая система из двух нитей обеспечивает многократное увеличение сдвиговой прочности и жесткости материала. Композиционные материалы на основе вискеризованных волокон также характеризуются повышенной прочностью при межсложным сдвиге. Появление межслойных связей обеспечивается при введении в качестве арматуры нитевидных кристаллов.


2.8 Формирование изделий из фторопластов.


Для удовлетворения потребностей народного хозяйства промышленность выпускает разнообразные по свойствам фторосодержащие полимеры. Их получают из следующих мономеров: тетрафторэтилена, винилфторида, винилиденфторида, трифторхлорэтилена, гексафторпропилена.

Одним из наиболее интересных полимеров является политетрфторэтилен

(-CF₂-CF₂-)_n. Он отличается от других очень высокой химической стойкостью, а также нерастворимостью в растворителях. В промышленности применяют политетрафтоэтилен с молекулярной массой до 10млн. Это термостойкий полимер с хорошими диэлкетрическими свойствами. Деструктивные процессы интенсивно развиваются в нем только при температуре выше 415ْ С. Диэлектрические характеристики достаточно стабильны в различных условиях. Политетрафторэтилен обладает также стабильностью механических свойств в широком диапазоне температур от -269 до +260 ْ С. Показатели механических свойств политетрфторэтилена зависят от степени кристалличности. Максимальная скорость кристаллизации соответствует 310 - 315 ْ С. Один из недостатков этого материала состоит в ползучести под действием механических усилий. Эту особенность поведения полимера необходимо учитывать при создании различных деталей, работающих под нагрузкой. Наполнение полимера способствует снижению ползучести и улучшению прочностных свойств.

Политрифторхлорэтилен (-CF₂-CFCl-)_n. также проявляет стойкость к воздействию различных агрессивных сред. Может растворяться в ксилоле и других растворителях при высоких температурах, превышающих температуру их кипения. Промышленность выпускает политрифторхлоэтилен различной молекулярной массы. Он способен кристаллизоваться и характеризуется высокой прочностью. В противоположность политетрафторэтилену этот полимер противостоит длительным механическим нагрузкам, отличается высоким разрушающим напряжением при сжатии.

Плолинилфторид обладает большей химической стойкостью к действию агрессивных сред, чем полиэтилен, но уступает другим фторосодержащим полимерам. В атмосферных условиях стоек к воздействию температур до 175-180 С. В поливинилфторид обычно вводят стабилизаторы, так как температура его переработки близка к температуре деструкции. Используют также другие методы модификации свойств поливинилфторида, например сополимеризацию винилфторида с небольшими количествами других мономеров. Образующиеся сополимеры перерабатываются при более низких температурах.

Поливинилидефторид превосходит другие полимеры по стойкости к старению в атмосферных условиях. Он обладает высокими прочностными показателями и стабильностью при повышениях температурах. Отличается стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, является хорошим диэлектриком и характеризуется высоким сопротивлением ползучести.

Из сополимеров тетрафтоэтилена наиболее распространен сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Он имеет кристаллическую структуру обладает высокими химической стойкостью и термостойкостью. Отличается от политетрафторэтилена меньшей хладотекучестью.

2.9 Переработка наполненых и высоконаполненых полимерных материалов.


Композиционные материалы перерабатывают в изделия практически теми же методами, что и полимеры без наполнителей, используя при этом стандартные машины. Однако имеется ряд особенностей формования наполненных и высоконаполненных материалов, которые необходимо учитывать при выборе технологических режимов переработки.

При введении наполнителей в полимеры на границе раздела фаз возникает адсорбционный слой. Свойства полимера в объеме, что связано в основном с проявлением поверхностных сил. В поверхностном слое существенно изменяются молекулярная подвижность, плотность и другие свойства полимера и условия его кристаллизации. Не исключена также возможность проявления наполнителем селективной сорбции молекулярных фракций полимера. Появление граничного слоя оказывает влияние на условия образования надмолекулярных стркутур полимерной матрицы. Из сказанного следует, что свойства наполненных полимерных систем в значительной степени определяются межфазными явлениями.


2.10 Переработка газонаполненных пластических масс.


Газонаполненные пластмассы занимают особое место среди других типов полимерных материалов благодаря удивительному сочетанию легкости с относительно высокой прочностью и прекрасными тепло- и звукоизолирующими свойствами. В зависимости от состава исходной композиции и условий вспенивания можно получать материалы преимущество закрытоячеистой (пенопласты) или открытоячеистой (поропласты) структуры. Выпускают также: синтактные (микробаллонные) пеноматериалы, представляющие собой полимерную матрицу с распределенными в ней полыми микросферами из стекла, полимеров, металлов, керамики и т. д.; интегральные пенопласты, состоящие из поверхностной корки, плотность которой близка или равна плотности монолитного пластика, и пористой сердцевины.

Газонаполненные пластмассы принято классифицировать также по кажущейся плотности. Высоко вспененные материалы имеют плотность 500 кг/м³, частично вспененные (подвесные) – выше 500 кг/м³.

Один из основных способов получения пенопластов состоит в насыщении расплава полимера инертным газом, впрыскивании его в литьевую форму с более низкой температурой. При этом происходит снижение давления и образование пены. При экструзии процесс вспенивания проводят на выходе из головки или после завершения формования и калибрования изделия.

Другой способ – введение в полимер легкокипящих жидкостей (изопентана, фреонов и т. д.), например, при получении полимера, т. е. в процессе полимеризации мономера. Гранулированный полимер, содержащий частицы легкокипящей жидкости, загружают в формы, в которых при нагревании происходит его вспенивание под действием образующихся паров жидкости.

Эффективным способом вспенивания термопластичных полимеров служит введение химических газообразователей. При выборе газообразователя следует учитывать, что температура его разложения должно совпадать с температурой плавления полимера.

Из органических порофоров наибольшее распространение получили следующие: азоформамид , азодиизобутиронитил, диметиловый эфир азомуравьиной кислоты, диазоаминиобензол, N, Nَ- динитрозопентаметилентет-

рамин, бензолсульфоногидразид и т. д. Применение некоторых химических газообразователей ограничивается токсичностью продуктов их распада. В качестве газообразователей используют также неорганические вещества: карбонаты аминами. Полученные при измельчении амортизованных пластмасс порошки могут быть использованы не только в виде добавки при первичной переработке пластмасс, но и для производства изделий по так называемой порошковой технологии.