Переработка полимеров и композитов в твердой фазе - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

89
Лабораторная работа №10
ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА С ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ
ОТВЕРЖДЕНИЕМ ПОЛИМЕРА ЗА СЧЁТ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ
Цель работы: изучение процесса твердофазной объёмной штам-
повки с изотермическим отверждением полимера за счёт высокого дав-
ления.
Лабораторная установка, приборы и принадлежности: гидрав-
лический пресс усилием 10 тс; прессформа плунжерного типа для объ-
ёмной штамповки с
термокамерой; автоматическая система регулиро-
вания температуры в термокамере до 300
о
С; термошкаф до 300
о
C; тер-
мопара; микрометр; секундомер; штангенциркуль; потенциометр ПП-
63; образцы полимера.
Методические указания
В результате работы над физико-химическими и технологиче-
скими основами переработки термопластов в твердой фазе [10] уста-
новлено, что выбор оптимальных технологических параметров процес-
са объёмной штамповки основан на комплексном рассмотрении экспе-
риментальных данных по структуре и релаксационным переходам, пла-
стических свойств при различных условиях нагружения, а также исходя
из анализа результатов
исследований по объёмной штамповке конкрет-
ных изделий. Такие исследования проведены для полимерных систем
на основе ПВХ, ПЭ, ПС, ПА, Ф-4 и ПК [2, 22, 25-27].
Разработанные способы объёмной штамповки термопластов в
изделия включают стадии предварительного нагрева заготовки до тем-
пературы Т
з
на (5 ÷ 10)
о
С ниже Т
с
(для аморфных полимеров) или Т
пл
(для кристаллизующихся термопластов), формования при давлении Р
ф
=
(50 ÷ 150) МПа в необогреваемой прессформе или нагретой до Т
ф
и вы-
держки под давлением в течение 60 ÷ 100 с [2]. Указанные способы
объёмной штамповки обладают тем недостатком, что уровень внутрен-
них ориентационных напряжений в изделиях остаётся достаточно вы-
соким. Кроме того, указанные методы не обеспечивают получения ка-
чественных изделий из высоковязких термопластов (например ПК),
90
имеющих высокое межмолекулярное взаимодействие. Последние экс-
периментальные факты объясняются тем, что в твердом состоянии ис-
ходные гомополимеры, в частности ПК, неэффективно передают давле-
ние формования на боковые стенки прессформы.
Из формулы (3.6, лаб. работа №4) [9]: , где ξ - коэффициент бо-
кового давления, µ - коэффициент Пуассона, следует, что при µ= 0,35 -
0,40 (значения для твердых термопластов), коэффициенты
ξ = 0,54 -
0,67, а следовательно, 35 – 45% от давления формования не «доходит»
до боковых стенок прессформы.
Лучших результатов можно достичь штамповкой при высоких
значениях Т
з
, при температурах несколько выше Т
с
или Т
пл
с после-
дующим отверждением материала под высоким давлением [22].
Известно, что при температурах больше Т
с
или Т
пл
коэффициент
µ →0,5. В этом случае ξ→0,1, т.е. давление формования равномерно
передаётся на все стенки прессформы. Одновременно резко уменьшает-
ся сопротивление деформированию. В результате оформление заготов-
ки в изделие происходит при относительно низких давлениях, что при-
водит к существенному снижению внутренних ориентационных напря-
жений в материале.
Известно также, что полимер
может быть переведён из высоко-
эластического в стеклообразное состояние при данной температуре в
результате увеличения давления, т.е. в режиме изотермического отвер-
ждения [5]. Впервые указанный подход использовался авторами при
разработке упрочняющей технологии объёмной штамповки приводных
звёздочек снегохода из ПЭВП и СВМПЭ [2, 22].
Согласно данной технологии давление формования должно пре-
вышать давление,
при котором происходит оформление изделия. Это
необходимо для перевода материала из высокоэластического состояния
в стеклообразное, при этом улучшаются физико-механические свойства
штампуемого изделия. Однако указанный технологический приём со-
провождается одним нежелательным явлением, заключающимся в том,
что полное затвердевание изделия под высоким давлением приводит к
получению изделия с отрицательной технологической усадкой. Опыт
показал, что все линейные размеры изделия, перпендикулярные на-
правлению формования при полном затвердевании материала под вы-
соким давлением, были заметно больше соответствующих размеров
прессформы. Ясно, что извлечение такого изделия из прессформы со-
провождается повреждением его поверхности.

Страницы