Отчёт по лабораторной работе Пластикация
.pdf
Министерство образования и науки РФ МИРЭА - РОССИЙСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова Кафедра физики и химии материалов имени Догадкина Б.А.
Отчёт по лабораторной работе “Пластикация”
Выполнила:
студентка группы ХЕБО-11-18 Ефремова О.Б.
Проверил: Емельянов С.В.
Москва 2020
Оглавление: |
|
|
1.Введение |
3 |
|
2. |
Объекты и методы исследования |
5 |
|
Объекты исследования |
5 |
|
Метод исследования |
7 |
3. |
Результаты и их обсуждение |
9 |
4. |
Выводы |
20 |
Список использованной литературы: |
21 |
|
2
1.Введение
Вальцевание полимерных материалов – переработка полимерных материалов на вальцах. Вальцевание можно проводить с подогревом или охлаждением, с одинаковой или с различной частотой вращения валов.
При вальцевании находящийся на валках материал вследствие контакта с движущимися поверхностями валков, увлекается в зазор между ними. Площадь поперечного сечения зазора по мере удаления от входного сечения все время уменьшается, а перерабатываемый материал практически не сжимаем. Скорости движения слоев материала, расположенных на разных расстояниях от поверхностей валка, различны. При этом скорость движения материала по мере удаления от поверхности валка увеличивается. В силу того, что скорость транспортирования материала в различных слоях неодинакова, в нем возникает деформация сдвига, скорость которой возрастает с уменьшением зазора и ростом окружной скорости валков. Так как скорость сдвига однозначно связана с напряжением сдвига, то в различных точках материала, находящегося в зазоре, действуют различные напряжения сдвига, абсолютные значения и направление которых меняются в зависимости от места расположения и режима вальцевания. [1]
Пластикациятехнологический процесс резинового производства, в результате которого уменьшается высокоэластическая и увеличивается пластическая составляюшая деформация каучука. В реальных условиях пластикации эти изменения пласто-эластических свойств каучука обусловлены главным образом деструкцией его макромолекул. Пластикацию проводят для облегчения дальнейшей обработки каучуков – смешения с ингредиентами, формования и др.; наибольшее значение она имеет при переработке натурального каучука. Пластикации подвергают также некоторые синтетические каучуки: стереорегулярные изопреновые, получаемые на литиевых катализаторах, бутадиеннитрильные, хлоропреновые некоторых типов и др. Широко используемые в промышленности стереорегулярные бутадиеновые и изопреновые каучуки, получаемые на комплексных (координационно-ионных) катализаторах, не пластицируют. Не подвергают пластикации и бутадиен-стирольные каучуки низкотемпературной полимеризации, т.к. их пластические свойства (мол. массу) регулируют в ходе синтеза.
Различают два способа пластикацией: механическую и термоокислительную (без механического воздействия на каучук). Основное значение в промышленности имеет механическая пластикация, ускоренная введением в
каучук некоторых химических агентов – ускорителей пластикации (см. ниже); такой способ иногда называют химической пластикацией. Степень
3
пластикации оценивают обычно показателями пластичности, жесткости, вязкости по Муни.
Механическая пластикация – при этом способе пластикации могут происходить как деструкция, так и активирование химических связей в макромолекулах под влиянием механических напряжений.
Термоокислительная пластикация – в промышленности такой способ пластикации применяют только при переработке бутадиен-стирольных каучуков высокотемпературной полимеризации, вырабатываемых в небольших масштабах (механическая пластикация этих каучуков малоэффективна). Изменения пласто-эластичных свойств каучуков обусловлены термоокислительной деструкцией. [2]
4
2. Объекты и методы исследования
Объекты исследования
БНКС-33АМН – Каучук синтетический бутадиен-нитрильный, (А – эмульгатор – парафинат калия, «Н» – не окрашивающие противостарители, «М» – мягкий), представляет собой сополимер нитрила акриловой кислоты (31-35 %) и бутадиена - 1,3, полученный способом эмульсионной полимеризации при температуре 32°С, с использованием в качестве эмульгатора мыл жирных кислот растительного происхождения по экологически чистой технологии. Температура воспламенения 312 °С; Температура самовоспламенения 345 °С. [4][5]
Применение Предназначен для применения в промышленности РТИ и кабельной промышленности для изготовления технических формовых и неформовых изделий всех видов – уплотнения, манжеты, мембраны, кольца, сильфоны, клапаны, амортизаторы, виброглушители, подошвы обуви, рукава, топливные шланги, обкладок различных валков, обкладок конвейерных лент, технических пластин. При правильном составлении рецептуры смеси очень хорошая стойкость к алифатическим углеводородам, минеральным, растительным и животным маслам и жирам, хорошая стойкость к старению, высокая стойкость к износу и истиранию, малая газопроницаемость. Используется для изготовления теплостойких изделий и обкладочных кислото- и щелочестойких изделий.
Характеристики продукта: Внешний вид – брикеты от светло-желтого до розового цвета; вес брикета – (30 ± 0,5) кг. [3]
Получение:
Свойства вещества Бутадиен-нитрильные каучуки хорошо растворяются в кетонах,
ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах и очень плохо в алифатических углеводородах и спиртах. С увеличением содержания в полимере связанного НАК существенно увеличивается межмолекулярное
взаимодействие между цепями полимера и плотность, повышается температура стеклования, снижаются диэлектрические свойства, уменьшается растворимость в ароматических растворителях и увеличивается стойкость к набуханию в алифатических углеводородах. Ср. молекулярная масса: 262000-346000. [11]
НК (Каучук натуральный) – продукт растительного происхождения, содержащийся в млечном соке (латексе) каучуконосных растений или в виде отдельных включений в клетках их коры и листьев. Каучук натуральный добывают главным образом из латекса бразильской гевеи, которая произрастает на плантациях, расположенных преимущественно в странах Юго-Восточной Азии. Согласно международной классификации, каучук натуральный подразделяют на 8 типов и 35 сортов. Тип определяется исходным сырьем и методом получения каучука натурального, сорт – качеством каучука, которое оценивают на основании внешнего осмотра и сопоставления с эталонным образцом. Важнейшие типы натурального каучука – рифлёный смокед-шит, светлый креп и коричневый креп. Кроме каучука натурального этих типов, производят 5 типов каучука более низкого качества.
Химический состав каучука: основная составная часть каучука натурального (93—94%) – углеводород каучука, который рассматривают как полиизопрен. В натуральном каучуке содержит также некаучуковые компоненты: ацетоновый экстракт, азотсодержащие вещества, зола, влага. [1]
Свойства в-ва:
Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых
структур. ММ 7 · 10 4 -2,5 · 10 6 [10]
6
Применение:
НК применяется для создания резиновых клеев, автомобильных и велосипедных шин
Метод исследования
Вальцевание осуществляется на валковых машинах – вальцах, оснащенных двумя параллельно расположенными, вращающимися навстречу друг другу, полыми для подвода теплоносителя цилиндрами (валками). Валковые смесители в основном работают в режиме периодического действия, однако они могут работать и в непрерывном режиме. При вальцевании перерабатываемый материал подается в область 1 между вращающимися навстречу друг другу, нагретыми валками (рис. 1). Материал захватывается валками и перемещается в зазор 2, где происходит его деформирование. Для увеличения интенсивности деформирования (за счет проскальзывания деформируемой массы относительно поверхности валка) валки вращаются с
разной скоростью: у заднего валка – v2 выше, чем |
у переднего – v1. |
|
|
Отношение скоростей v2/v1 называют коэффициентом фрикции. С помощью
вальцовочного оснащения сегодня производят широкий ряд изделий для различных областей и сфер деятельности. [7]
Рис. 1 Схема вальцевания 1 – перерабатываемый материал; 2 – межвалковый зазор
Вальцы для полимерных материалов – аппарат, в котором переработка полимерных материалов осуществляется в зазоре между параллельно расположенными и вращающимися навстречу друг другу полыми цилиндрами (валками). Размер лабораторных вальцев d 225 мм. [1]
Далее исследование проводится на аппарате MDR 3000.
Между двумя полостями устанавливается образец. Геометрия узла четко регламентируется, поэтому используя математические формулы можно провести обработку. Прибор фиксирует усилия вращения ротора с учетом сопротивляемости полимерной массы. Чем больше вязкость и чем больше сопротивляемость тел, тем больше модуль Юнга. В результате получена
7
зависимость крутящего момента от амплитуды, частоты и других показателей при постоянной температуре. После с помощью использованием математического аппарата, в приложении к данному прибору, происходит обработка данных, и в результате получают физические величины характеризующие свойства материала. [8]
Цель: Определение влияния продолжительности переработки полимера на смесительном оборудовании на его реологические характеристики.
8
3. Результаты и их обсуждение
Рис. 2 Зависимость модуля накопления от времени измерений для БНКС
Рис. 3 Зависимость вязкости от времени измерений для БНКС
9
Рис. 4 Зависимость модуля накопления от времени измерений для НК
Рис. 5 Зависимость вязкости от времени измерений для НК
К механодеструкции более склонен НК, потому что его модуль накопления больше, следовательно он быстрее преобразует энергию в тепло и следовательно быстрее разрушается.
10