37 Изменение агрегатного, фазового и физического состояния при экструзионной переработке пластмасс

Известны три основных агрегатных состояния веществ — твердое, жидкое и газообразное. В основу такой классификации положена способность тел сохранять свой объем и форму, а также способность сопротивляться воздействию внешних сил. Цепное строение и гибкость макромолекул ответственны за то, что полимеры могут находиться только в жидком или твердом агрегатном состоянии.  Газообразное состояние для них невозможно. Для аморфного полимера различают три физических состояния — стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее.

Стеклообразное состояние у полимеров наблюдается тогда, когда их макромолекулы лишены подвижности. Этого можно достичь понижением температуры ниже Тс.

Высокоэластическое состояние полимера характеризуется относительно высокой подвижностью сегментов макромолекул. В высокоэластическом состоянии деформация носит обратимый характер потому, что время действия внешней механической нагрузки мало в сравнении с тем временем, которое требуется, чтобы макромолекула могла принять конформацию, равновесную для данных условий. Высокоэластическое состояние наблюдается в области температур Тс — Тт, где Тт — температура текучести полимера. В вязкотекучем состоянии полимер представляет собой жидкость и способен необратимо течь под воздействием сравнительно небольших внешних напряжений, т.е. проявлять пластическую деформацию. При течении происходит перемещение целых макромолекул относительно друг друга. Деформация в вязкотекучем состоянии может развиваться бесконечно и носит необратимый характер.

Кристаллическое состояние полимеров

Многие полимеры могут существовать в кристаллическом фазовом состоянии. Так, полиэтилен, полипропилен, натуральный каучук, отдельные эфиры целлюлозы, полиамиды могут образовывать микроскопические кристаллы. В кристаллическое состояние полимеры переходит из жидкого (расплав, раствор) при понижении температуры. Кристаллизация протекает в результате фиксации положения отдельных сегментов и возникновения элементов дальнего трехмерного порядка в их расположении.

Рассмотрим состояния полимера состоящего из двух фаз(кристаллической и аморфной) в процессе экструзионной переработки.

В экструдер полимер поступает в твердом(аморфно-кристаллическом состоянии). К концу зоны плавления аморфно-кристаллический полимер переходит в жидкое-вязкотекучее состояние. В головке экструдера наблюдается переход от вязкотекучего до высокоэластического состояния. В охладительных или калибровочных устройствах (зависит от параметров линии) происходит кристаллизация и стеклование почти готового изделия. Также возможен вариант, когда полимер в изделии находится в высокоэластическом состоянии. Это обуславливается сравнением рабочей температуры и температуры стеклования

38. Гранулометрический состав текучих , методы определения

Гранулометричний склад сипких полімерних матеріалів визначається розмірами частинок та їх фракційним складом. Вміст частинок різних розмірів (фракцій) виражається у % до загальної маси матеріалу. Для їх визначення використовуються методи: ситовий аналіз (при розмірах частинок 0,06...10 мм), мікрометричний (0,001...0,06 мм), седиментаційний (0,0001...0,06 мм).

Точність ситового аналізу знаходиться в межах 0,5...1 % і залежить від помилок у відборі проб, зносу ситової тканини та коливань у розмірах комірок сита Така точність достатня для виконання технологічних завдань з переробки пластмас. Ситовий метод застосовується для визначення гранулометричного складу як порошків так і гранул.

Для ситового аналізу порошків використовується набір сит для ґрунтів. Розсіюючи порошки на цьому наборі сит, отримують відповідні фракції зерен в межах 0,075...0,25 мм; 0,25...0,5 мм; 0,5...1,0 мм; 1,0...2,0 мм; 2,0 мм і більше (практично 3 мм). Розсів виконують вручну з амплітудою коливань набора сит 100 мм і частотою 150 цикл/хв.

Порошок вважається розсіяним, якщо при струшуванні протягом 1 хвилини через сито проходить не більш 1 % (по масі або об'єму) порошку, що знаходиться на цьому ситі.

Для визначення ситовим методом гранулометричного складу полімерних гранул використовуються сита з номерами від 0,5 до 10. Порядок визначення – аналогічний описаному вище.

Найбільш простим і надійним способом оцінки гранулометричного розподілу сипучих пластмас є графічне зображення результатів ситового аналізу побудовою кривої розподілу (гістограми). У цьому випадку проба розглядається під мікроскопом або візуально з підготовкою до розгляду методом квартування.

У відповідності з прийнятим збільшенням мікроскопа розміри часток й підраховуються по формулі

де D – розмір зображення, мм; К – збільшення (добуток збільшення об'єктиву на збільшення окуляру).

У випадку аналізу складу гранул, біля 100 г їх розміщується на лист чистого паперу і квартується скальпелем (металевою лінійкою). Визначення розміру гранул та їх кількості у фракціях визначається візуально з допомогою вимірювальних інструментів.

Знання гранулометричного складу сипучого матеріалу в першу чергу необхідно для визначення масової долі, наприклад, гранул розміром більш 5 мм або менш 2 мм всіх термопластів. Ця норма зафіксована діючими технічними умовами