35. Методы оценки реологических свойств полимерных материалов.

В условиях промышленного производства оценку вязкостных свойств полимера проводят по результатам упрощенных и структурированных измерений, по показателям текучести расплава, который является экспресс-методом и используется для решения вопроса, каким методом стоит перерабатывать тот или иной полимер.

Показатель текучести определяются по ГОСТ 11645.

Показатель текучести расплава полимера численно равен m расплава в г., вытекшего через капилляр стандартного размера при определенной t и нагрузке за 10 мин.

Маркировка полимера по величине ПТР служит основной для условной классификации материалов по методам переработки.

ПТР = (600×G)/t, г/10 мин.

G – масса прутка,

t – промежуток времени между последовательным отбором прутков.

1. ПТР < 0,2 г/10 мин – можно перерабатывать методом прессования (высокая вязкость => текучесть низкая).

2. 0,2<ПТР< 3 г/10 мин – можно перерабатывать методом экструзии.

3. 1<ПТР<3 г/10 мин – литьё под давлением.

4. ПТР>5 г/10 мин – волоконная марка.

Эта классификация носит условный характер и внутри каждой марки может быть детализирована классификация по типу изделия. Классификация промышленных марок по ПТР также удобна для потребителей., т.к. позволяет изучить ассортимент марок, пригодных для использования при производстве изделий. Материалы, характеризуемые одним и тем же значением ПТР могут обладать различными реологическими и, следовательно, технологическими свойствами. Это в первую очередь относится к одним и тем же полимерам, выпускавшимся заводом. Причина заключается в том, что ПТР отражает некоторые значения ММ и не характеризует ММР материала, разветвленность макромолекул. Варьирование ММР позволяет значительно изменить реологические свойства полимерного материала, которые не м.б. отражены только значением ПТР.

τкритич. – это напряжение,

при котором достигается определённо

высокая ν течения. Практически

является пределом возможности

интенсификации процесса.

При одном и том же ПТР расширение

ММР позволяет поднять допустимую ν

технологического процесса в 10 раз,

сохранив при этом высокое качество изделия.

Методы вискозиметрии позволяют определить свойства в достаточно широком интервале ν и сдвига.

Измерение вязкостных свойств расплавов полимеров состоит в определении зависимости ν сдвига от напряжения сдвига в установившемся режиме течение. На практике практически ни один прибор не может дать точного определения. Широко используются 2 метода вискозиметрии: капиллярная и ротационная.

36. Капиллярная вискозиметрия. Приборы. Принцип действия.

Принцип работы капиллярного вискозиметра состоит в продавливании расплава полимера через длинный канал капилляра, при этом измеряется p жидкости перед входом в капилляр, объёмный расход(V жидкости, протекший через капилляр в ед. времени) и устанавливается связь между ними. ν сдвига непостоянная и изменяется от 0 до max значения у стенок канала.

Для определения реологических характеристик расплавов полимеров используются вискозиметры const p и расхода.

Прибор, конструкция которого обеспечивает заданное p перед капилляром, а расход потока м.б различным, в зависимости от свойств испытываемого материала, называется вискозиметром const p. (КВПД).

Прибор, конструкция которого обеспечивает заданный расход потока через капилляр, а p перед капилляром м.б.различным, называется вискозиметром КВПМ.

Для вычисления ν сдвига γ и напряжения сдвига τ пользуются формулами, вытекающими из теоретической зависимости расхода Q и падением давления на ед. длины капилляра. Капилляр на вискозиметре:

γ = (4Q)/πpR³, с^-1

τ = (Δp×R)/2L, Па.

Q – объёмный расход,

Δp – перепад давления,

R – радиус капилляра,

L – длина капилляра.

Формулы справедливы для ньютоновской жидкости. Длч расчёта неньютоновской жидкости используется уравнение Робиновича – Бекли:

γ = ×

n – const степенного закона, описывающего кривые течение в уравнение Оствальда-де-Вилла. Для напряжения:

e – входовая поправка.

Чтобы определить входовые поправки, проводят эксперимент с 2-мя капиллярами одного радиуса или d, но различной длины, и строят график зависимости расхода от p, при постоянном значении L и d.

L₁ – короткий капилляр,

L₂ – длинный.

По найденным значениям строим график

зависимости p от L/D.

Полученные точки составляют

прямой отрезок, отсекаемый от

оси ординат – соответствующие

поправки на входовые потери.

Тогда уравнение для

напряжения сдвига

Для определения показателя n в реологическом уравнении строят зависимость расхода от p в логарифмических координатах и определяют n как tg угла наклона прямой:

Капиллярный вискозиметр постоянного p предназначен для определения вязкости термопластов. t=20^◦-350^◦, γ = 10^-3-10^-4, с^-1.

Достоинства:

- характер течения подобен тому, которое наблюдается в формующем инструменте перерабатывающего оборудования.

- может быть измерена эффективная вязкость.

Недостатки:

- нет четкого входового измерения(?);

- нет достаточно надежных способов разделения сопротивления на упругую и вязкую составляющую.