Переработка полимеров и композитов в твердой фазе. Баронин Г.С - 55 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ
ДАВЛЕНИЕМ В ТВЁРДОЙ ФАЗЕ
Все исследуемые методы низкотемпературного формования термопластов имеют сходство в том, что
механические свойства готовых изделий заметно улучшаются по сравнению с исходным материалом [2, 3, 22].
Изделия, полученные объёмной штамповкой, отличаются особенно большой прочностью, твёрдостью,
повышенным сопротивлением ползучести при сжимающих нагрузках. Изучение стойкости ПЭВП, ПЭНП,
СВМПЭ и ПП к абразивному износу показало, что образцы, полученные методами твёрдофазной технологии,
имеют большую стойкость к износу, чем образцы, полученные по традиционной технологии [2]. Зубчатые
колёса, полученные этим способом, диаметром 250 мм с толщиной обода 55 мм из ПА выдерживают нагрузки в
1,5 тс.
Экспериментальные данные по изучению физико-механических свойств полимерных сплавов после
твёрдофазной экструзии свидетельствуют о существенном увеличении прочностных показателей материалов [2,
23]. При этом отмечен анизотропный характер упрочнения. В случае твёрдофазной экструзии прочность
материала возрастает в направлении деформирования и почти не изменяется в поперечном. Очевидно, это
явление связано с интенсивным развитием ориентационных процессов при пластическом деформировании
полимера в поле механических сил, что подтверждается данными рентгеноструктурного анализа и исследованиями
ориентационных явлений экструдатов методами построения диаграмм изометрического нагрева и кривых усадки
при отжиге [22]. Не меньшую роль вносят и структурные превращения, протекающие в полимерах при
пластическом течении в условиях высоких давлений [24].
Анализ полученных экспериментальных данных показал, что предел текучести σ
т
в направлении ориентации
у образцов, полученных выдавливанием при
Т
<
Т
с
, возрастает незначительно (на 10…20 %) по сравнению с
исходными образцами, в то же время разрушающее напряжение при растяжении σ
р
и срезе σ
с
ПВХ-сплавов,
прошедших твёрдофазную экструзию, возрастает в 2 – 2,5 раза [2].
Особенно резкий эффект упрочнения удалось обнаружить при определении ударной вязкости материалов на
основе ПВХ, полученных прессовым выдавливанием при
Т
<
Т
с
(рис. 7.1). Ударная вязкость с надрезом по
Динстату образцов, вырезанных из экструдатов вдоль ориентации, увеличивается в 10 – 30 раз по сравнению с
исходными образцами. Ударная вязкость образцов, вырезанных в направлении, перпендикулярном оси ориентации,
практически не изменяется по сравнению с исходными, что отчётливо свидетельствует о решающем влиянии
ориентационных процессов на физико-механи-ческие свойства изделий и материалов, полученных при
Т
<
Т
с
.
Изменение прочности полимера в условиях твёрдофазной экструзии можно объяснить с позиций
развиваемых представлений о механизме пластической деформации в условиях высоких давлений, изложенных в
[24]. Прочность аморфного полимера в значительной мере определяется наличием в нём различного рода
дефектов (микротрещин, микропор и т.п.). Присутствие большого количества микропор в исходных литых
образцах полимера и их "залечивание" при твёрдофазной экструзии, вероятно, объясняет характер изменения
параметров σ
р
, σ
с
и при различных
Т
э
. Эффективность залечивания дефектов увеличивается с ростом давления [2,
24], поэтому при уменьшении
Т
экс
, которое сопровождается повышением необходимого давления выдавливания,
прочностные показатели полимера увеличиваются. Таким образом, сдвиговое деформирование полимера при
наложении гидростатического давления в условиях твёрдофазной экструзии сопровождается повышением
прочности материала за счёт снижения концентрации микротрещин в объёме полимера, а также за счёт
уменьшения дефектности структуры деформированных образцов в сравнении с обычным упрочнением материала
в условиях ориентационной вытяжки [2].
Долговременная прочность σ
τ
и долговечность lg τ экструдатов из ПВХ и ПС, полученных прессовым
выдавливанием
Т
<
Т
с
, соответственно в 2 и 10 раз выше, чем у образцов, полученных по традиционной
технологии через стадию расплава (рис. 7.2).
В отличие от стеклообразных полимеров, для кристаллизующихся полимерных сплавов максимальные
прочностные показатели достигаются при пластическом деформировании в режиме твёрдофазной экструзии в
области предплавления, т.е. в температурном интервале
Т
1
–
Т
пл
, где создаётся высший организационный порядок

Страницы