16. Наповнення полімерів. Основні види наповнювачів і типи структур наповнених полімерів. Особливості введення напОвнювачів.
Наполнение полимеров – это их сочетание с твердыми, жидкими и газообразными органическими и неорганическими веществами, которые распределяются в непрерывной фазе полимера (матрице) с образованием гетерофазной системы с выраженной границей раздела фаз.
Все известные наполнители по агрегатному состоянию делятся на газообразные, жидкие и твердые, причем твердые могут быть металлическими, керамическими, минеральными, углеродными и полимерными. Газообразные и жидкие наполнители позволяют получать принципиально новые классы наполненных пластмасс: газосодержащие (пенопласты и поропласты) и содержащие жидкости материалы.
Выпускаемые промышленностью наполнители можно разделить по размерам и структуре на четыре основных вида: дисперсные (порошкообразные); волокнистые (волокна, нити, жгуты и т. д.); листовые (пленочные) с заданной структурой (ткани, бумага, ленты, листы, пленки, сетки); объемные (каркасные) с непрерывной трехмерной структурой (объемные ткани, нетканые материалы, войлок, скелетные и пористые каркасы).
Технология сочетания твердых наполнителей с полимерами зависит от структуры, размеров наполнителя, а также природы, вязкости и состояния полимерного связующего. Наполнители можно вводить на стадии синтеза полимера или в полимеры, олигомеры, форполимеры, в растворы, расплавы, а также смешивать их с твердыми порошками или с полимером, находящимся в высокоэластическом состоянии.
Дисперсные и коротковолокнистые наполнители, как правило, вводят в полимер путем смешения в смесителях различного типа; длинноволокнистые наполнители, непрерывные волокна, листовые и объемные наполнители сочетают с полимерами методами пропитки, промазки, напыления и распыления.
Смешение порошкообразных и гранулированных наполнителей и полимеров проводят в смесителях с вращающимся корпусом (барабанные смесители), в смесителях червячно-лопастного, планетарного и ленточного типов.
Полимерные растворы, эмульсии, мономеры и олигомеры вязкостью до 2·103 Па с смешивают с дисперсными наполнителями в смесителях периодического действия типа мешалки.
17. Залежність коефіцієнту еластичного відновлення від швидкості зсуву і відносної довжини каналу.
18. Фізико-хімічні процеси, що протікають в екструдерах.
Экструзия сопровождается только физическими процессами: деформация полимера, плавления, вязкого течения и застывания (кристаллизации). Химические процессы, которые сопровождают экструзию, – термо- и механодеструкция, являются нежелательными, и при правильном режиме экструзии незначительно влияют на процесс.
В зависимости от характера процессов, протекающих в червячном прессе, а также от физического состояния полимера в цилиндре обычно выделяют три функциональные рабочие зоны: загрузки, плавления и дозирования. Такое разделение носит несколько условный характер, поскольку отсутствуют четкие границы раздела; например, плавление полимера начинается в зоне загрузки, а заканчивается в зоне дозирования.
Тем не менее, в существующих конструкциях машин имеется геометрическое разделение на зоны, обусловленное размерами червяка. Истинную границу зон в зависимости от состояния полимера можно установить экспериментально или математическими расчетами с учетом конкретных условий работы экструдера.
За зону загрузки обычно принимают длину червяка L1 от загрузочного отверстия до места появления слоя расплава на поверхности цилиндра или червяка. Зона плавления Lп – это участок червяка от начала плавления до полного расплавления слоя гранул или неполного плавления, но разрушения оставшегося твердого слоя гранул на части, распределения их в расплаве и перехода на движение в результате вязкого течения. В зоне дозирования Lд происходит окончательное плавление оставшихся частиц, выравнивание температуры расплава полимера по сечению и его гомогенизация, т. е. тщательное перемешивание расплава и придание ему однородных свойств за счет сдвиговых деформаций вязкого течения в каналах червяка.