ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
4
1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НОВОЙ
ТВЕРДОФАЗНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ
ПОЛИМЕРОВ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
Все возрастающий объем производства пластических масс тре-
бует дальнейшего совершенствования существующих и разработки
новых высокопроизводительных технологических процессов перера-
ботки полимеров. Дальнейший прогресс в области переработки пла-
стических масс связан с резким повышением производительности пе-
рерабатывающего оборудования, сокращением трудоемкости в произ-
водстве изделий и повышением их качества [1, 38]. Решение постав-
ленных задач невозможно без применения новых прогрессивных ме-
тодов переработки, к числу которых относятся различные виды обра-
ботки полимеров давлением в твердом агрегатном состоянии (объем-
ная и листовая штамповка, твердофазная и гидростатическая экстру-
зия, прокатка и др
.) [81].
Технологические методы обработки полимеров давлением в
твердом агрегатном состоянии известны сравнительно недавно. В на-
стоящее время нет единой сложившейся терминологии. В работах
разных авторов встречаются различные названия метода: «формова-
ние в твердом состоянии», «формование в твердой фазе», «пластиче-
ское деформирование (формоизменение)», «низкотемпературное
формование». «переработка при температуре ниже температуры
плавления или
стеклования». По-видимому, следует считать, что тер-
минология нового технологического метода сейчас только складыва-
ется и не является окончательной.
Формование ведётся в температурном интервале, заключенном
между комнатной температурой и температурой стеклования (Т
с
) для
аморфных полимеров или плавления (Т
пл
) для кристаллизующихся
[1]. Частным случаем метода является формование без нагрева, т.е.
переработка при температуре окружающей среды. В литературе этот
вид переработки термопластов носит название «холодное формова-
ние» [2]. Если комнатная температура лежит ниже температуры хруп-
кости полимера Т
хр
, то переработку ведут выше этой температуры,
что обеспечивает проведение процесса в нехрупкой области. Таким
образом, температурный интервал возможного формования термопла-
стов методами пластического деформирования Т
хр
– Т
с
[9].
В основе всех процессов переработки полимеров в твердом со-
стоянии лежит пластическая (вынужденно-эластическая) деформация,
которая носит обратимый характер. Вынужденно-эластические де-
формации в полимерах развиваются под влиянием больших механи-
ческих напряжений. После прекращение действия деформирующего
усилия, при температурах ниже температуры размягчения, вынуж-
денно-эластическая деформация оказывается фиксированной в ре-
зультате стеклования или кристаллизации материала и деформиро-
ванное полимерное тело не восстанавливает свою исходную форму.
При нагревании до температуры Т
с
возрастает подвижность макромо-
лекул полимера и деформированное тело стремится восстановить
свои исходные форму и размеры [3, 47, 68-69].
Однако физическая сущность явления вынужденной высокоэла-
стичности в свете новых представлений о деформации полимеров при
Т<Т
с
(Т
пл
) остается далеко неясной [3,4]. Это связано, по-видимому, с
тем, что вынужденно-эластические деформации в некоторых случаях
не полностью обратимы [5]. В общей деформации имеется доля необ-
ратимой деформации. Необратимые деформации свидетельствуют о
процессах разрушения, протекающих при вынужденно-эластической
деформации. Если же полная геометрическая обратимость вынужден-
но-эластической деформации и имеет место,
то она не ведет к восста-
новлению физико-механических свойств полимеров [6].
Под пластичностью обычно понимают свойства твердых тел не-
обратимо деформироваться под действием внешних сил. Однако, пла-
стические деформации в кристаллических телах в некоторых случаях
могут быть обратимыми. Известно явление упругого двойникования,
которое стало общепризнанным [7]. Такие проявления обратимой
пластичности, как упругое
мартенситное превращение, сверхупру-
гость и эффект памяти формы в основном реализуются в металличе-
ских кристаллах. Они получили широкое практическое применение в
технике в виде саморазворачивающихся в космическом пространстве
антенных устройств, силовых устройств в робототехнике и т.п.
Одним из основоположников исследований пластической де-
формации в твердых кристаллических телах, связанных с
упругостью
или обратимым характером двойникования, является выдающийся
русский ученый В. И. Вернадский, который посвятил этому вопросу
свою диссертацию (1897г.) [8].
Таким образом, исходя из вышеизложенного, с учетом совре-
менных представлений о больших деформациях в твердых телах (в
