Переработка полимеров и композитов в твердой фазе. Баронин Г.С - 47 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Л а б о рат о р на я р а б о т а 1 0
ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА С ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ
ОТВЕРЖДЕНИЕМ ПОЛИМЕРА ЗА СЧЁТ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Цель работы
: изучение процесса твёрдофазной объёмной штамповки с изотермическим отверждением
полимера за счёт высокого давления.
Лабораторная установка, приборы и принадлежности
: гидравлический пресс усилием 10 тс; прессформа
плунжерного типа для объёмной штамповки с термокамерой; автоматическая система регулирования
температуры в термокамере до 300
°С; термошкаф до 300
°C; термопара; микрометр; секундомер;
штангенциркуль; потенциометр ПП-63; образцы полимера.
Методические указания
В результате работы над физико-химическими и технологическими основами переработки термопластов в
твёрдой фазе [10] установлено, что выбор оптимальных технологических параметров процесса объёмной
штамповки основан на комплексном рассмотрении экспериментальных данных по структуре и релаксационным
переходам, пластических свойств при различных условиях нагружения, а также исходя из анализа результатов
исследований по объёмной штамповке конкретных 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 температуры
Т
з
на (5…10) °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 выдержки под давлением в течение 60…100 с [2]. Указанные способы объёмной штамповки
обладают тем недостатком, что уровень внутренних ориентационных напряжений в изделиях остаётся
достаточно высоким. Кроме того, указанные методы не обеспечивают получения качественных изделий из
высоковязких термопластов (например ПК), имеющих высокое межмолекулярное взаимодействие. Последние
экспериментальные факты объясняются тем, что в твёрдом состоянии исходные гомополимеры, в частности ПК,
неэффективно передают давление формования на боковые стенки прессформы.
Из формулы ((3.6), лабораторная работа 4) [9], где ξ – коэффициент бокового давления; µ – коэффициент
Пуассона, следует, что при µ = 0,35…0,40 (значения для твёрдых 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 уменьшается
сопротивление деформированию. В результате оформление заготовки в изделие происходит при относительно
низких давлениях, что приводит к существенному снижению внутренних ориентационных напряжений 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 отверждения [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 превышать 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 сопровождается 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 направлению формования при
полном затвердевании материала под высоким давлением, были заметно больше соответствующих размеров
прессформы. Ясно, что извлечение такого изделия из прессформы сопровождается повреждением его
поверхности.
Для устранения указанных недостатков технологии в работе используется ступенчатый метод снижения
давления (рис. 5.4) [22].
Процесс объёмной штамповки термопластов по данной технологии проводится следующим образом. В
прессформу плунжерного типа, нагретую до температуры теплостойкости исходного термопласта, что
соответствует температуре вторичного релаксационного перехода
Т
β
(
Т
β′
) для стеклообразного полимера или
температуре предплавления
Т
1
– для кристаллизующегося полимера (см. лабораторные работы 1 и 2), помещают

Страницы