- •Технології та обладнання для змішування пластмас.
- •Матриці пластмас. Основні термопласти, реактопласти та термоеластопласти, на базі яких створюються пластмаси.
- •Релаксаційні процеси, релаксаційний спектр та час релаксації полімерів.
- •6 Технологія і обладнання для стренгової грануляції композицій пластмас.
- •7 Коротка характеристика основних багатотоннажних полімерів. Стан і перспектива їх виробництва в Україні.
- •8 Молекулярно-реологічне обґрунтування процесів орієнтації пластмас.
- •9 Технології та обладнання для таблетування термореактивних пресматеріалів.
- •10 Пластмаси - полімерні композиційні матеріали, принципи їх створення.
- •11. Фiзична I хiмiчна деструкцiя полiмерiв. Особливостi хiмiчних процесiв при перегpiвi пвх
- •12. Особливостi екструзiйних технологiй. Класифiкацiя екструзiйного обладнання.
- •13. Загальна характеристика вихiдних компонентiв пласмас.
- •15. Екструдери черв’ячнi, дисковi I комбiнованi. Iх призначення та особливостi.
- •16. Наповнення полімерів. Основні види наповнювачів і типи структур наповнених полімерів. Особливості введення напОвнювачів.
- •17. Залежність коефіцієнту еластичного відновлення від швидкості зсуву і відносної довжини каналу.
- •18. Фізико-хімічні процеси, що протікають в екструдерах.
- •19. Пластифікація полімерів. Види пластифікації і пластифікаторів. Сумісність пластифікаторів з полімерами. Особливості введення пластифікаторів.
- •20. Фізичні властивості пластмас, їх вплив на переробку.
- •21 Основні параметри процесу екструзії
- •22 Модифікування властивостей сумішей полімерів наповнювачами, пластифікаторами та іншими добавками
- •23 Переробляємість пластмас і оцінка її з використанням термомеханічного аналізу
- •24 Функціональні зони екструдерів, їх сумісна робота
- •25. Горючість пластмас, методи її зниження
- •26 Тривала термостійкість полімерів і композицій. Термічна і механічна деструкція полімерів.
- •27 Гідравлічна взаємодія екструдера з головкою. Робоча точка єкструзії.
- •28 Спінювання, фізико-хімічні основи процесу
- •29 Текучість. Показник текучості розплаву термопластів
- •30 Математична модель зони завантаження. Коефіцієнт бокового тиску, його значення при аналізі руху “пробки”
- •31. Пространственное (сетчатое) структурирование термопластов
- •32. В’язкотекучі властивості пластмас, в тому числі час твердження по методу Канавця
- •34. Токсичность пластмасс
- •35.Усадка изделий из пластмасс. Анизотропия усадки.
- •36. Математическая модель зоны дозирования. Анализ степени влияния на продуктивность экструдера
- •37 Изменение агрегатного, фазового и физического состояния при экструзионной переработке пластмасс
- •38. Гранулометрический состав текучих , методы определения
- •39. Назначение и классификация пластмассовых труб, особенности методов их производства
- •40. Ориентация макромолекул, связь макроструктур со свойствами пластмасс
- •41. Класифікація методів переробки пластмас та іх загальна характеристика.
- •42. Особливості підготовки розплаву для екструзії труб
- •43. Эластическая турбулентность при течении расплава полимера
- •44. . Анализ процессов переработки с позиций элементарных стадий (модулей).Их значение для новых технологий и модернизации существующих.
- •45. Формування заготовок виробів з пластмас. Соекструзія заготовок виробів.
- •46. Стан і перспективи виготовлення виробів з пластмас
- •47. Переробляємість пластмас та оцінка її з використанням дта
- •48. Змішування сипких речовин, сипких та рідинних компонентів, розплавів пластмас
- •49. Одержання пластмас, їх класифікація і особливості властивостей
- •50. Термостабільність та термостійкість полімерів
28 Спінювання, фізико-хімічні основи процесу
Вспенивание
Пено- и поропласты получают из композиций на основе олигомеров и полимеров, содержащих растворенную газовую фазу или компоненты, способные в условиях переработки образовывать газообразные продукты и поры.
Полимерные композиции для получения газосодержащих материалов кроме основных компонентов могут содержать целый ряд соединений и наполнителей целевого назначения: катализаторы, ингибиторы и инициаторы процессов полимеризации, сшивания; эмульгаторы, ПАВ, стабилизаторы, пластификаторы, антипирены, модифицирующие добавки, красители и т. д.
Основные способы введения газовой фазы в полимеры (олигомеры):
— со вспениванием: 1) механическое или пневматическое вбивание газа в жидкую композицию при нормальном давлении; 2) введение в жидкие и твердые композиции газообразователей, выделяющих большое количество газообразных продуктов при термическом, каталитическом, радиационном разложении, а также при химических реакциях; 3) насыщение жидкой композиции инертным газом или легкокипящими жидкостями под повышенным давлением, испаряющимися при нагревании или снятии повышенного давления; 4) выделение газов в результате химических реакций в самом полимере (олигомере);
— без вспенивания: 1) удаление – вымывание, растворение, выплавление, сублимация и т. д. – частиц одного из компонентов ПКМ; 2) наполнение полыми и пористыми наполнителями; 3) частичное спекание пористых и монолитных полимерных порошков; 4) высушивание жидких систем, полученных полимеризацией в растворе.
Вспенивание можно вести в неограниченном (свободное) или замкнутом (ограниченное вспенивание) объеме.
Существуют два основных механизма вспенивания, заключающиеся в:
диспергировании газовой фазы в жидкой системе;
конденсации растворенной газовой фазы из жидкофазной системы.
Первый механизм в основном реализуется для низковязких систем (олигомеры, растворы и дисперсии полимеров), а второй – для вязких расплавов полимеров. Второй механизм является более сложным.
Фиксация структуры пено- и поропластов может происходить без изменения химической природы полимера в процессе охлаждения и кристаллизации, а также путем химических реакций (отверждения и сшивания).
Физико-химические закономерности вспенивания полимеров. формирование новой газовой фазы в жидкой среде, связано: а) с изменением химического потенциала системы при введении новой газовой фазы и б) с преодолением поверхностного натяжения на границе раздела фаз.
Термодинамически этот процесс определяется изменением (снижением) изобарно-изотермического потенциала (ΔG):
ΔG = σгж Sгж – Δμ, (16.1)
где σгж – поверхностное натяжение на границе газ – жидкость; Sгж – площадь образующейся поверхности; Δμ – изменение химического потенциала системы.
Диспергирование газовой фазы в жидкой среде приводит к увеличению Sгж и требует затрат энергии на формирование новой поверхности. Снижение этих затрат и уменьшение размера пор достигают, уменьшая σгж путем введения в композицию поверхностно-активных веществ. ПАВ стабилизируют образовавшуюся пену, замедляя перетекание газа из мелких пор в крупные в результате снижения перепада давления между ними:
Δр = 2 σгж (1/R1 – 1/R2), (16.2)
где Δр — перепад давления между мелкими (R1) и крупными (R2) пузырьками.
Этот перепад давления является причиной утечки газа из поверхностных пор изделия в окружающую среду (R2 → ∞). Адсорбционные слои ПАВ на поверхности пузырьков снижают коэффициент диффузии газов и способствуют стабилизации структуры пены. Все это позволяет продлить жизнь пены до ее физической или химической фиксации.
Вспенивание по конденсационному механизму определяется закономерностями растворения газов и паров в полимерах, выделением газовой фазы и диффузией газов из полимеров.
Растворимость
газов в низкомолекулярных жидкостях
или олигомерах и в жидких полимерных
растворах и расплавах описывается
законом Генри: с
= k/р;
где с
– концентрация газа; k
– коэффициент растворимости; р
– давление газа (рис. 16.2). При изменении
температуры Т
к
Рис. 10.2. Зависимость растворимости газа в ПС от давления: 1 – N2 (170°С); 2 – Н2 (170°С); 3 – Н2 (72°С); 4 – С2 Н4 (170°С); 5 – С02 (170 °С)
На растворимость и диффузию газов через стенки пор влияет химическая природа полимера и газа. Для широко используемых неполярных и слабополярных газов и паров (H2, С4H10, СO2, N2) коэффициенты растворимости и диффузии уменьшаются с увеличением полярности полимера.
Наличие пузырьков нерастворившегося газа в полимере приводит к их быстрому росту при сбросе давления и формированию неоднородной структуры пеноматериала, а также разрушению тонкостенных изделий. Поэтому при свободном вспенивании полимера должно соблюдаться условие:
р > Г m/k, (16.3)
где р – давление в рабочей зоне агрегата; Г – объем 1 г газа или газообразных продуктов, выделяющихся из 1 г химического газообразователя (газовое число); m – массовая доля газообразователя.
Скорость выделения газов из жидкой фазы определяется не только диффузионными процессами, но и реологическими свойствами жидкости (ее вязкостью), так как при росте пузырька необходимо преодолеть вязкое сопротивление среды. Выделение газовой фазы из перенасыщенного раствора происходит не мгновенно, а в течение определенного времени, что и позволяет получить собственно пену.
Газопроницаемость полимеров снижается с ростом кристалличности и межмолекулярного взаимодействия.