Методички / 956
.pdf3.3. Проведите определение поправки на темпераrypное расшире
ние прибора.
В нагревательную камеру вставьте заглушку и закрепите ее фикса
тором. В камеру установите обе прокладки, а на них шток с задан
ным грузом. Сверху на шток установите индикатор часового типа,
при этом опустите головку индикатора до крайнего нижнего поло
жения. На шкале индикатора Bытавьтеe "О".
Запишите цену деления шкалы индикатора. ВЮIЮчите нагрев
(охлаждение) прибора, установив регулятор температуры на 1000С
(или 300 ос). Фиксируйте показания индикатора через ЗОс. При дос
тижении температуры 1000 С (200 ос) переключите регулятор тем
пературы на 3000 и фиксируйте показания индикатора через каж
дые 60 с. Полученные результаты занесите в таблицу 2.
Используя тарировочный график (рисунок 1) и данные табли
цы 2, постройте график (рисунок 2) изменения размеров прибора
( дhпр)В зависимости от температуры ( дhпр - Т).
3.3.2. Определите поправку в режиме охлаждения.
В нагревательную камеру прибора вставьте заглушку и закре
пите ее фиксатором. Установите регулятор температуры на 3000
и включите прибор. В камеру прибора установите обе прокладки и
ртутный термометр. Через 1О минут после достижения в камере
3000 С выньте термометр и установите в камеру шток с необходи
Mым грузом. На штоке установите индикатор часового типа так,
чтобы его головка находилась в крайнем верхнем положении, на
шкале индикатора выставъте
61
http://www.mitht.ru/e-library
"О". Отключите нагрев камеры и через каждые 60 сек фиксируйте
пока
зания индикатора (Llliир) в течение времени, необходимого для дос
тижения комнатной температуры (по тарировочному rpафику или
показаниям внешней термопары).
Таблица 2 - Форма записи данных при определении поправки на изменение размеров прибора при наrpевании (охлаждении).
Темпе- |
Время от I |
Цена деле- |
Число |
Изменение |
||
ратура, |
начала I |
ния шкалы |
делений |
размеров, |
||
ос |
ндикатора, |
|
|
|
Мlnp, |
|
опыта, |
индикатора |
|
||||
|
|
|||||
|
сек |
мм |
n |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
||
мм
т
Рисунок 2 - Изменение размеров рабочего узла при изменении
температуры (при HarpeBe).
3.4. Проведите исследование дилатометрических характеристик
полимеров в режиме нагрева.
3.4.1. Отформуйте таблетку термопласта массой около 5 г. Для
этого исполъзуте нагревательную хамеру ИИРТа.
62
http://www.mitht.ru/e-library
Формование таблетки проводите при условиях, указанных в Пряло
жении 2.
3.4.2. Таблетку взвесьте на аналитических весах с точностьюдо
0,0001 г. Измерьте высоту таблетки штангенцирулем с точностью
до 0,05 мм.
Рассчитайте объем таблетки и запишите измерения в таблицу 3. 3.4.3. Установите заглушку в канал ИИРТ и закрепите ее фиксато ром. Смажьте канал изнутри кремнийорганической жидкостью.
3.4.4. На заглушку уложите антиадгезииониую прокладку из фто
ропласта.
3.4.5. Загрузите таблетку испьпуемого полимерного материала в
нагревательную камеру ИИРт. На таблетку поместите антиадгези
онную прокладку. Установите шток с грузом. Если используется
ДЛЯ опреде-ления текущей температуры канала внешняя термопара,
то проверьте правильность ее установки.
Установите индикатор на шток и выведите его на "О". Установив
регулятор температуры на заданную температуру, включите нагрев
прибора и одновременно начинайте отсчет времени. Через каждые
БОс фиксируйте по индикатору высоту таблетки полимера. Показа
ния индикатора запишите в таблицу 3.
3.4.7. Определите линейное расширение таблетки.
h I.: = m (п - по), |
(5) |
где h L - расширение таблетки и прибора к i-TOМY моменту времени,
Пi - показания часового индикатора в i-тый момент времени, дел,
m - цена деления индикатора, мм,
63
http://www.mitht.ru/e-library
n о - показания прибора индикатора при комнатной температуре
внугри нагревательного канала, дел.
Таблица 3 - Результаты эксперимента
I
3.4.7. Определите линейное расширение таблетки.
h l: = m (n - по), |
(5) |
где h ~ - расширение таблетки и прибора к i-TOМY моменту времени,
Dj - показания часового индикатора в i-тый момент времени, дел,
m - цена деления индикатора, ММ,
n о - показания прибора индикатора при комнатной температуре
внугри нагревательвого канала, дел.
Из полученных значений линейного расширения таблетки и при
бора вычесть поправку, обусловленную тепловым расширением ра
бочего узла hпр , приведенную на рисунке 2.
3.4.8. Зная диаметр рабочей полости нагревательного канала
(d k = 9,58 х 10 м'3), а так же исходную высоту таблетки (ЬТО), рас
считайте объем образца в зависимости от температуры и внесите
результаты в таблицу 3.
64
http://www.mitht.ru/e-library
Объем таблетки при комнатной температуре (при 20 С):
V =l(xd |
2h |
(6) |
o |
mo o |
|
Объем таблетки при температуре Т; :
Изменением объема за счет расширения образца по диаметру
при расчетах пренебречь.
3.4.9. Рассчитайте удельный объем и плотность образца при каж
дой зафиксированной температуре
|
Vудt= Vtlm, |
(8) |
|
|
||
|
|
Pt = mlV t , |
(9) |
|
|
|
где: |
|
|
|
|
|
|
Vуд' |
~ |
б |
|
~ |
31 |
кг, |
- удельныи о |
|
ъем полимера при текущеи температуре, м |
|
|||
Vt - объем таблетки при текущей температуре, м 3,
m - масса таблетки, кг.
р - плотность таблетки, кгl м 3
3.4.10. Постройте график зависимости Vуд = j{T), определите по
нему температуры переходов для исследуемого материала.
3.5 Исследование дилатометрических характеристик
врежиме охлаждения
3.5.1.В рабочий ЦИЛИНДР прибора ИИРТ, разогретый до заданной температуры, поместите таблетку исследуемого полимера, антиад
гезионные прокладки. Установите шток с грузом и часовой инди-
65
http://www.mitht.ru/e-library
катор. Головка индикатора устанавливается в крайнем верхнем по
ложении. Через 5 минут, как только материал и поршень прогреют
ся, (желательно, чтобы это время бьmо постоянно в каждом отдель
ном опыте), установите на индикаторе О", выключите обогрев при
бора, одновременно включите секундомер.
Первые 25 мин. показания по индикатору сmfМают через каждые
30 с, затем в течение 1О минут через 1 мин и далее - через 3 мин.
Последнее показание снимают через 4 часа.
Данные запишите в таблицу 3. Параллельно с записью данных в
таблицу 3 постройте рабочий rpафик в кординатах «температура
показания индикаТОРа».
на основании результатов измерений проведите расчеты по
пп. 3.4.7 - 3.4.10 и постройте соответствующие rpафики.
3.6. Проведите расчет констант уравнения состояния, используя
зависимость V У" = j(T).
Сопоставьте полученные значения констант с литературными дан
ными. (Приложение 1).
3.7. Проведите определение коэффициентов линейного и объемно го термического расширения полимеров: коэффициенты линейно го (а) и объемного <р) термического расширения определите для области твердого состояния (а ) и расплавов полимеров ( 13 ).
Сопоставьте полученные значения констант с литературными дан
ными.
Зависимость изменения объема полимера от температуры описы
вается уравнением:
66
http://www.mitht.ru/e-library
Vr=Vo+ РАТ, |
(10) |
где:
Vo - начальный объем полимера при То= 293 К, м3,
Vt - объем полимера при температуре Tj, м3,
Т - температура, К
Зависимость линейного расширения полимера от температуры
описывается уравнением:
(11)
где:
h t - линейный размер таблетки полимера при температуре Т"
110 - начальный линейный размер таблетки полимера при
то = 293 К, м.
Используя данные рисунка 4, рассчитайте значения коэффици
ентов а и 13 при различных температурах.
Данные запишите в таблицу 4.
Таблица 4 - Результаты определения коэффициентов линейного и объемного расширения
|
I |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
Q)::.::; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
,::;:: |
|
|
|
I |
|
|||
|
~е- Q)" |
|
|
|
|
Q |
::;::I>i |
|
|
|
I>i |
||
|
|
|
|
|
::с |
|
|
|
|||||
|
::с |
е- |
§ |
..I |
::;:: |
|
|
" ::;:: |
|||||
|
|
|
~ |
~ |
|
|
~ |
::с |
|||||
|
IXI |
" |
'" |
i |
1- |
|
|
1- |
Q) |
||||
|
!.~ |
Q) |
с. |
|
|
::с |
i§. |
||||||
t:: |
! |
8 |
|
|
Q) |
::;:: |
|||||||
r:- |
,::;:: |
::;:: |
|
|
::;:: |
8 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
= ::;:: |
|
|
so |
|||
~ |
!~ |
~ |
~ |
|
|
s о |
1::( |
|
|||||
а. |
Q) |
..Q |
§ |
" . |
|
-& 8, |
|
-&8,1::( |
|||||
Q) |
|
|
|
-&о! |
-&о! |
||||||||
|
|
|
|
Q)I.O |
|
|
|
|
|
|
|||
~ |
~ g! |
~ ~ |
~ 's' |
~g::; |
~g::; |
||||||||
|
; |
~ |
|
,Q ~ |
(1') |
'"' |
'"' |
|
(1') |
'"' '"' |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67
http://www.mitht.ru/e-library
Вопросы для подготовки к лабораториой работе Х!! 5
иее защите
1.Запишите уравнение состояния для расплава полимеров. Поясни
те физический смысл входящих в него величин и укажите область
применения уравнения для описания свойств полимеров.
2.В чем отличие зависимости « удельный объем - температура»
для кристаллических и аморфных низкомолекулярных веществ и
полимеров? С чем связаны эти отличия?
3.Как влияет на величину удельного объема химическое строение
полимера?
4. Как влияет на величину удельного объема полимера введение
пластнфикаторов,наполнителей?
5. Какие технологические параметры переработки полимеров мож
но рассчитать, используя уравнение состояния и данные зависимо
сти V:vд = I(I)?
6. Как влияет на определяемые значения температур переходов
скорость охлаждения (наrpeвания)?
7. РассчитаlЬ давление в литьевой форме (Рф), неоБХОдИмое для по
лучения изделия с заданной плотностью. Тип полимера, температу
ра формы (Тф), плотность изделия по указанию преподавателя.
8. Рассчитать объемную и среднюю линейную усадку изделия в
литьевой форме при его охлаждении. Тип полимера, температура
расплава, давление литья и объем формы указывается преподавате
лем.
68
http://www.mitht.ru/e-library
Библиографический список к лабораторной работе ХI! 5.
1. Калинчев эл.. Саковцева М.Б. Свойства и переработка термо
пластов: Справочное пособие. -Л.: «Химия», 1983. - С.160-168.
2. Основы технологии переработки пластмасс. Учебник для вузов.!
Под ред. В. Н.Кулезнев и В. К Гусева- М.: «Химия)}, 2004.-
С. 448-451.
3. Шембелъ Ас.. Антипина О.М. Сборник вопросов и проблемных снтуаций по технологии переработки пластмасс. Л.: «Химия». 1990.
-С.I07-108.
4. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс. Учебное пособие ДJIЯ вузов - Л.: « Химия», 1983. - С. 21-28,
С. 75. С. 78-80, С. 203-208, С. 220-223.
5.В. В.Абрамов, И. д.Симонов-Емельянов - Научные основы рас чета типового технологического процесса литья под давлением. I
Пластические массы, 1978. N 1. - С. 31-36.
6. Ван Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров.
mер.с англ. Под ред. Малкина А.Я. М.: «Химия». 1976. - С. 44-57
69
http://www.mitht.ru/e-library
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Условия определения птр некоторых
термопластов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термопласт |
Т, ос |
|
|
Нагрузка, Р, Н (кгс) I |
||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЭВП |
190 |
|
|
|
49,046 (5, О) |
|
|
|
|
ПЭИП |
190 |
|
|
|
21,19 (2.16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пп |
230 |
|
|
|
21,19(2,16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПС |
2()() |
|
|
|
49,046 (5, О) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сополимерыстирола |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с акрилонитрилом и |
200 |
|
|
|
21,19(2,16) |
|
|
|
|
бутадиеном (АБС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФтороrL'1аст -3 |
265 |
|
|
|
]22,5 (12,5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полиз,'IИД 12 |
235 |
|
|
|
21, 19 (2, 16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полиамид 6 и 610 |
235 |
|
|
|
21, 19 (2. 16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. _----- ...- |
|
|
|
|
|
|
|
- 230 -- |
-- |
|
|
|
|
|
|
|
|
3,19 (0,325) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полиамид 66 |
245 |
|
|
|
3,19 (0,325) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полкарбонат |
250 |
|
|
|
21,19 (2. 16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полэтилентерефталат |
275 |
|
|
|
11, 77 (1, 20) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сополимеры формальдегида |
90 |
|
|
|
21,19 (2,16) |
|
|
|
|
' --------..--- ------ |
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
. |
~--~-- |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
70
http://www.mitht.ru/e-library