Внешние смазки
Внешние смазки применяются уже несколько тысячелетий. Заложил теорию износа и трения еще Леонардо Да Винчи.
В переработке полимеров учитываются 3 основных вида трения:
1. Трение между частицами порошка и гранулами. Это трение влияет на свободное течение и затрудняет подачу и транспортировку полимера в перерабатывающую машину.
2. Трение между расплавом полимера и металлической поверхностью перерабатывающего оборудования. Это трение имеет важное значение. Оно очень сильно влияет на производительность оборудования, а так же на качество поверхности получаемого продукта.
3. Трение в операциях отделки и упаковки.
Есть два способа преодоления данных видов трения:
Твердая смазка для частиц порошка.
Граничная смазка на поверхностях раздела расплав-металл, твердый полимер-металл.
Внешние смазки, улучшающие условия переработки аналогичны обычным граничным смазкам. Это, как правило, высокомолекулярные жирные кислоты, спирты, амиды, металлические мыла содержащие в основной цепи 12-18 атомов углерода. В последнее время начали использовать олигомерный полиэтилен с молекулярной массой от 500 до 5000. Это так называемый «Воск».
Внутренние смазки
Предназначены для работы при высокой температуре. При этих температурах происходит течение расплава полимера и трение частиц и слоев полимера друг относительно друга.
В идеале внутренние смазки должны хорошо совмещаться с полимером и прежде всего при высоких температурах. (В области перехода из вязкотекучего в высокоэластичное состояние).
В общем случае внутренние смазки это такие же вещества что и внешние, но они должны лучше совмещаться с полимером.
В промышленности больше всего внутренних смазок используется при производстве жестких не пластифицированных ПВХ материалов и изделий.
При выборе смазки исходят из следующих 5 правил:
Смазки, такие как металлические мыла, мало совмещающиеся с полимером, действуют как внешние смазки (например, стеарат кальция)
Длинноцепные жирные кислоты, спирты, амиды, часто являются внутренними смазками для полярных полимеров(ПВХ, ПА), но слабо совместимы с неполярными (полиолефинами).
Длинноцепные диалкиловые сложные эфиры обладают средней совместимостью с большинством полимеров и могут играть роль как внешних, так и внутренних смазок. Их используют для получения так называемой сбалансированной смазки.
Парафиновые воски – как правило, плохо совместимы полимерами и действуют как внешние смазки, но для полиолефинов, полидиенов используются как внутренние смазки.
5. При выборе смазок необходима хорошая сбалансированность между внутренними и внешними смазками, иначе это приводит к нежелательным эффектам: загрязнение оборудования, снижению производительности, ухудшению качества получаемого материала.
И
збыток
смазки приводит к падению производительности
оборудования в результате проскальзывания
частиц друг относительно друга, или
относительно металлической поверхности
оборудования на стадии плавления. При
этом уменьшается скорость плавления,
уменьшается давление создаваемое шнеком
экструдера. Это явление называется
явлением плейтинга.
Композиция – порошкообразная смесь всех компонентов.
Компаунд – гранулированная композиция.
Стеарин – смесь стеариновой и пальмитиновой кислоты.
Добавки модифицирующие механические свойства полимеров
Механические свойства зависят от целого ряда взаимодействующих друг с другом факторов: от полимера, молекулярной массы, молекулярномассового распределения, разветвленности, гибкости макроцепи, межмолекулярных сил взаимодействия, степени кристалличности, строения кристаллов, от вводимых в полимер добавок.
Выделяют 3 основных типа смесей добавка-полимер:
1. Смеси, в которых добавка и полимер полностью совместимы друг с другом. В этом случае химические группы в полимерных цепях окружаются молекулами добавки. В этом случае происходит смещение области физических параметров вдоль оси времени на величину, зависящую от влияния, которая оказывает смещение область перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Если же смещение влияет на характер вращения макромолекулы (молекулярных цепей) то преимущественно смещается область перехода из ВЭ в ВТ состояние. Обычная пластификация связана со сдвигом температуры стеклования в сторону стеклообразного состояния (температура стеклования понижается). Высокотемпературная пластификация происходит тогда, когда происходит смещение температуры текучести в сторону высокоэластичного состояния.
Как правило, эти эффекты неотделимы друг от друга и сдвиг наблюдается и в низкотемпературной и высокотемпературной области.
Наибольшее количество пластификаторов применяют для ПВХ. 90% пластификаторов, выпускаемых в мире, используется для ПВХ-промышленности. В резиновой промышленности пластификаторы называются мягчителями.
Пластификатор это, как правило, высококипящий растворитель для полимеров.
Наиболее часто применяются фталаты: Дибутилфталат, диактилфталат, ДОФ и др.
Более тяжелые фталаты менее вредны для человека, но они чрезвычайно дороги.ф
Эффект антипластикации - проявляется в смещении температуры стеклования в более высокотемпературную область. Это происходит при малых содержаниях пластификатора. Повышение модуля упругости связано с повышением гибкости макромолекул и большей возможности для кристаллизации полимера. Кристаллизация полимера сопровождается увеличением модуля упругости.
При введении большого количества пластификатора надмолекулярные образования разрушаются, и модуль упругости снижается.