Методички / 1057

Рисунок 3 – Зависимость напряжения сдвига от средней скорости

сдвига.

4.9.По результатам эксперимента для каждой температуры строятся зависимости «эффективная вязкость – напряжение сдвига» или «эффективная вязкость – скорость сдвига» (по указанию преподавателя).

4.10.Постройте зависимости «логарифм вязкости – обрат-

ная температура» при постоянном значении Ri и постоян-

ном значении τi. Рассчитайте энергию активации вязкого течения как:

Сравните полученные значения Е при постоянном значе-

нии Ri и при постоянном значении τi.. Сравните результа-

ты с литературными данными.

32

расстояние) проводятся только на участке между метками,

нанесенными на хвостовик поршня.

Для некоторых полимеров (сополимеры формальдеги-

да, ПВХ, сополимеры ПММА) изменение окраски или появ-

ление в экструдате пузырьков летучих продуктов, вызванное термоокислительной деструкцией, наступает раньше, чем из-

менение вязкости на 15%. В этом случае определяется время прогрева до появления изменения окраски (τ т окр) или выде-

ления летучих продуктов (τ т лет), а за время термостабиль-

ности расплава принимается минимальное из перечисленных времен.

Размеры капилляра и масса груза при определении термо-

стабильности расплава берутся такими же, как при опреде-

лении ПТР (см. Приложение 1).Интервал температур пере-

работки выбирается как (Тпл + 20°) ÷ (Тдестр –25 о), а для аморфных - (Ттек + 20°) ÷ (Тдестр–25 о ).

Зависимость времени термостабильности от температуры прогрева характеризуется кривой термостабильности, кото-

рая позволяет выбрать температуру расплава при переработ-

ке и рассчитать допустимое время пребывания расплава в материальном цилиндре литьевой машины или в цилиндре экструдера при конкретных температурах. Принято считать,

что расплав материала термостабилен при данной темпера-

туре, если время термостабильности составляет не менее 20

21

мин при переработке экструзией и литьем под давлением под давлением. Более точно можно спрогнозировать пове-

дение материала при переработке, если сопоставить время пребывания порции расплава при заданной температуре с его временем термостабильности при этой же температуре.

Должно выполняться условие: τт.с. ≥ τпреб.

Время пребывания расплава в материальном цилиндре при литье под давлением равно произведению количества порций расплава (объемов отливки), находящихся в цилин-

дре, на время цикла.

Время термостабильности связано с температурой сле-

дующей зависимостью:

где В – коэффициент, зависящий от типа и марки полимерного материала;

U – энергия активации процессов термоокислительной деструкции материала; Дж/моль;

R– универсальная газовая постоянная, 8,3 Дж/моль.К;

Т- температура определения термостабильности, К .

Влажность полимерных материалов в условиях пере-

работки в расплаве, особенно полярных, существенно влияет на термическую устойчивость расплава, поскольку наряду с термоокислительными процессами при повышенных темпе-

22

Результаты расчета занесите в таблицу 2.

Рисунок 1 – Схема определения давлений, обеспечивающих равные расходы расплава на капиллярах разной длины.

Рисунок 2 – Схема определения входовых потерь давления

графическим методом.

31

i - номер значения расхода, выбранного по графику на рисунке 1.

Запишите результаты определения τ в таблицу 2.

4.6.Рассчитайте среднюю скорость сдвига в капилляре:

где q i - объемный расход расплава, соответствующий Fi и Pi, м3/с ; r - радиус капилляра, м3

Запишите результаты определения 0 i в таблицу 2.

4.7. Используя результаты расчета τ и 0 i постройте

график зависимости «lg τi – lg 0 i » (рисунок 3). Определи-

те по графику индекс течения n. Запишите результаты опре-

деления nв таблицу 2.

4.8. Рассчитайте скорость сдвига на стенке капилляра с учетом полученного значения n.

Если n = 1, то

ратурах протекают процессы гидролитической деструкции полимеров.

Сопоставляя термостабильность материала с его влаж-

ностью, разрабатывают рекомендации по допустимому со-

держанию влаги в материале при его переработке.

1- влагосодержание 1%, 2 - влагосодержание 0,5%,

Рисунок 12 – Влияние влажности на время термостабильности расплава полимеров.

23

РАБОТА № 1

Методика оценки реологических свойств термопластов

по кривым течения

1.Цель работы:

Изучение реологического поведения расплава термо-

пласта по кривым течения, полученным при нескольких тем-

пературах, и определение энергии активации вязкого течения.

2.Материалы и оборудование:

Термопласты в гранулированном или порошкообразном виде.

Капиллярный вискозиметр постоянного давления ИИРТ с набором капилляров. Секундомер. Штангенциркуль.

3. Порядок выполнения работы:

3.1. Изучите устройство капиллярного вискозиметра ИИРТ,

зарисуйте его принципиальную схему (рис.1) с указанием основных узлов. Изучите инструкцию по технике безопас-

ности работы на приборе ИИРТ.

3.2. Оформите в лабораторном журнале таблицу 1 для запи-

си результатов измерений

3.3. 3.3. По Приложению 1 выберите для изучаемого матери-

ала условия проведения определения ПТР.

24

где v – линейная скорость перемещения штока, [м/с]; Sк - площадь сечения камеры; м2;

v = h/t, где h – расстояние между метками на штоке, м,

t – время перемещения штока от нижней метки до верхней, с.

4.3. Постройте график зависимости «давление – расход» для каждого капилляра при заданных температурах (рис. 1).

Выберите на рисунке 1 при каждой температуре значения расходов (не менее 4-х), одинаковые для обоих использо-

ванных капилляров (q1, q2, q3 ,q4). Определите значения дав-

лений, соответствующих этим расходам на длинном и корот-

ком капиллярах (F1,F2, F3, F4 и P1,P2, P3, P4).

4.4. Найдите отношение длин капилляров к диаметру(Lk /dk).

Постройте для температур, использованных в эксперименте,

график «давление – (Lk /dk)» при выбранных значениях q,

одинаковом для обоих капилляров и определите по нему величины входовых потерь (Р вх) при каждой температуре.

Запишите результаты определения в таблицу 2.

4.5. Напряжение сдвига при температурах опыта рассчитайте по методу двух капилляров, используя давления для одина-

ковых расходов q:

где Fi и Pi - давления, обеспечивающие одинаковый расход qi на длинном и коротком капиллярах;

r = 1 мм, радиус капилляров;

29

раторный журнал в таблицу 1 .

4.Обработка результатов эксперимента.

Проведите обработку экспериментальных данных.

Результаты представьте в виде таблицы 2. 4.1.Рассчитайте давление на расплав для каждого опыта:

Обозначьте: F - давление на длинном капилляре, Р – давле-

ние на коротком капилляре.

Рисунок 1 – Схема прибора ИИРТ

Таблица 1 – Результаты измерений

Материал___________________________________

3.4. Проведение измерений.

Установите на регуляторе температуры прибора требуемое значение температуры. Запишите его в лабораторный Жур-

нал.

Закройте задвижку канала ИИРТа.

Поместите в камеру прибора капилляр.

Установите в камеру прибора ртутный термометр. По показа ниям термометра убедитесь в достижении необходимой тем-

пературы и, при необходимости, проведите ее корректиров-

ку задатчиком терморегулятора. После нагрева камеры до заданной температуры извлеките термометр, уберите его в картонный чехол.

Подготовьте необходимый для проведения опыта набор гру-

зов, вес которых соответствует заданной нагрузке.

Замерьте штангенциркулем расстояние между крайними метками на штоке прибора и диаметр наконечника штока с точностью до 0,05мм, запишите результаты в лабораторный журнал.

Установите проволочную заглушку снизу в отверстие капил-

ляра для предотвращения вытекания расплава до начала замеров.

Загрузите в камеру прибора примерно 5 г гранул изучаемого материала, уплотняя их шомполом.

Установите шток в камеру, навесьте на него подготовленные

26

грузы. Убедитесь, что шток установлен вертикально. Вклю-

чите секундомер и в течение 5 или 10 мин (по указанию преподавателя) прогрейте материал в камере. Секундомер выключите.

По окончании времени прогрева уберите проволоч-

ную заглушку. Шток под действием грузов начнет двигать-

ся вниз, а через капилляр будет вытекать расплав. В тот мо-

мент, когда нижняя метка на штоке опустится до уровня крышки камеры, включите секундомер и зафиксируйте вре-

мя перемещения штока от нижней до верхней метки (время истечения).

Данные занесите в таблицу 1 лабораторного журнала.

Выдавите штурвалом прибора или вручную остатки распла-

ва из камеры. Откройте задвижку камеры, выдавите на под-

ставку или хлопчатобумажную тряпку капилляр и прочисти-

те его медной проволокой.

Вновь установите капилляр в камеру прибора. По ртутному термометру убедитесь в соответствии температуры заданному значению.

Установите проволочную заглушку. Загрузите следующую порцию гранул. Повторите замеры при других заданных на-

грузках (при других температурах, с использованием второ-

го капилляра).

Результаты измерений времени истечения запишите в лабо-

27