Зміст
Вступ
1.Визначення текучостіпластичних мас
1.1 Текучість пластичних мас та її вплив на переробку.Основні засади визначення текучості
1.2 Визначення текучості за методом Рашига
1.3 Визначення індексу розплаву
1.4 Визначення температури каплепадіння низькоплавкихполімерів та олігомерів за Убеллоде
2.Визначення стійкості пластичних мас до дії високихтемператур
2.1 Визначення теплостійкості пластичних мас заМартенсом і Віка
2.2 Визначення стійкості пластмас до дії накалювання
2.3 Визначення вогнестійкості пластичних мас
Висновок
Література
Вступ
Тема реферату здисципліни «Контроль якості полімерних матеріалів» — «Визначення текучостіпластичних мас. Визначення стійкості пластичних мас до дії високих температур»
Дисципліна“Контроль якості полімерних матеріалів” дає знання про те, якими методамиоцінюють якість матеріалів, з яких виготовляють полімерні вироби. Властивостіполімерних матеріалів визначають і якість виробів і терміни їх експлуатації.Дисципліна знайомить з методами контролю якості пластмас і еластомерів, принципамиі суттю цих методів, особливостями контролю того чи іншого матеріалу, а також зрозрахунками кількісних показників якості.
Матеріалдисципліни базується на вивченні хімії і фізики полімерів, прикладної механіки.
1.Визначення текучості пластичних мас
1.1 Текучістьпластичних мас та її вплив на переробку. Основні засади визначення текучості
текучістьпластичний маса полімер
Пластики – цеполімерні матеріали, які за експлуатації є твердими речовинами, а за нагріванняпереходять у в’язкотекучий стан. Ця властивість зумовлює переробку у виробишляхом розплавлення та формування виробу у формі з подальшим охолодженням.Текучість є властивістю пластичних мас, від якої залежать всі технологічніпараметри процесів їх переробки у вироби. Текучість визначається хімічноюструктурою полімеру, молекулярною масою та наявністю і вмістом компонентівполімерної композиції. Текучість для конкретного виробу та способу переробкиповинна бути оптимальною. Завелика текучість зумовлює погане формоутворення, борозплав не повністю заповнює форму і не проникає у всі частини форми, при цьомупотребує збільшеного зусилля формування, що веде до надмірної потребиенергетичних витрат. Замала текучість веде до збільшення величини випресовокчерез витікання розплаву через незначні нещільності. Оптимальна текучістьвстановлюється дослідним шляхом. Принцип визначення текучості полягає увидаленні розплаву полімеру за заданої температури та тиску через каліброванийотвір та вимірювання кількості матеріалу за певний час. Той же самий полімерзалежно від призначення та методу переробки у вироби виробляється з різнимизначеннями текучості. Текучість є умовним показником, і для її визначеннявикористовується кілька методів. Основними вимогами випробувань за кожним з нихє суворе дотримання умов: температури, тиску, тривалості тощо.
1.2.Визначеннятекучості за методом Рашига
За методом Рашигарозплав полімерного матеріалу видавлюється через отвір в нижній частиніпрес-форми Рашига. Метод може застосовуватись і для термопластичних, і длятермореактивних полімерних матеріалів. Для термопластів вимірюється масаматеріалу в мг в секунду, що видавлюється через сопло. Для термореактивнихматеріалів вимірюють довжину стовпчика, що виходить з отвору до моментузатвердіння.
Прес-форма Рашига(рис. 1) встановлюється на двох металевих опорах над гладенькою шліфованоюповерхнею, на яку стікає полімерний матеріал, що видавлюється з нижнього отворупрес-форми. У прес-форму, яка попередньо нагрівається до 130 єС, поміщаютьнаважку 12г матеріалу, потім опускають пуансон та нагрівають прес-форму до 150єС, після чого дають тиск 30 МПа.
/>
Рис. 1.Прес-форма Рашига для визначення текучості пластмас
1 – напівматриця;2 – обійма; 3 – канал; 4 – завантажувальна камера
Протягомпресування ретельно стежать за тим моментом, коли з нижнього отвору прес-формипочне витікати пом’якшений матеріал. Момент появи матеріалу відзначаютьсекундоміром. Рівно через 1 хвилину відрізають стрічечку матеріалу та післяохолодження до кімнатної температури зважують її на аналітичних вагах зточністю до 0,0001 г. Кількість матеріалу, яка витікає за 1 секунду, завеличину текучості за Рашигом, яку виражають і мг/с. Для термореактивних матеріалівтекучістю за Рашигом є довжина стовпчика в см, яка витікає з нижнього отвору дозатвердіння.
1.3 Визначенняіндексу розплаву
Індексом розплаву називається показник, щовизначається на пластометрі, та виражається як маса матеріалу в г, яка витікаєчерез калібрований отвір за 10 хвилин. На ТОВ “ЛіНОС” виробляється поліпропіленз індексом розплаву від 0,3 до 50 г/10 хвилин. Чим більший індекс розплаву, ти м більша молекулярна масаполімеру. Індекс розплаву має іншу назву – ПТР (показник текучості розплаву).Хоча індекс розплаву є умовною характеристикою, він достатньо точнохарактеризує поведінку полімеру за переробки його методами екструзії, лиття підтиском та іншими методами.
Визначенняздійснюють на пластометрі (рис. 2), який видавлює розплав полімеру через соплопевного діаметру. Залежно від в’язкості розплаву швидкість видавлювання будерізною, що забезпечить різну масу полімеру, яка пройде через сопло за певнийчас.
Пластометрскладається з сталевого циліндричного корпуса з двома подовжніми каналами. Одинканал знаходиться у центрі корпуса та призначений для завантаження полімерногоматеріалу, а другий – для термопари. В центральному каналі корпуса знаходитьсяпоршень з закаляної сталі, довжина якого дорівнює довжині каналу.
На верхнійчастині поршня знаходиться втулка, на яку поміщається з’ємний вантаж. В нижній частиніцентрального каналу закріплено стандартне сопло, яке виготовлено з закаляноїсталі. Сопло не повинно виступати за межі корпуса.
/>
Рис. 2. Видавлюючийпластометр для визначення індексу розплаву пластмас
Корпуспластометра має електрообігрів, з допомогою якого можна підтримувати заданутемпературу з точністю до 0,5 єС. Температура на заданому рівні підтримуєтьсяавтоматично та регулюється з допомогою електричного потенціометра. Приладупорядкований видавлюючим пристроєм для видалення залишків матеріалу післявипробування. Всі поверхні пласт метра, які стикаються з полімерним матеріалом,повинні бути відполірованими. Пластометр встановлюється вертикально тазакріплюється на металевому штативі. Полімерний матеріал для випробування можебути в вигляді гранул або порошку. Перед випробуванням циліндр і поршеньнагрівають до заданої температури та витримують за цієї температури протягом 15хвилин. Після цього в центральний канал вводять наважку полімерного матеріалута опускають ва поршень без вантажу. Через 4 хвилини, коли температура зновувстановиться, на поршень кладуть вантаж. Маса вантажу разом з поршнем повиннаскладати 2160 г, що відповідає тиску на матеріал 0,3 МПа. Матеріал починаєвидавлюватись через сопло. Першу порцію полімеру, яка складає приблизно третючастину, відкидають. Наступні порції зрізають через певні проміжки часу гостримножем в вигляді джгутиків та зважують.
Маса матеріалу,яку завантажують в циліндр, та проміжки часу, через які слід зрізати джгутики,залежать від значення показника текучості, який передбачається.
Індекс розплаву, Масанаважки, г Проміжок часу, с
г/10 хвилин
0,15-1,0 3-4 240
1,0-3,5 4-5 60
3,5-10 6-8 30
10-25 6-8 20
За величинутекучості (індексу розплаву) приймають середнє арифметичне з трьох визначень.Різниця між максимальною та мінімальною вагою зразків не повинна перевищувати10%. Для матеріалів з індексом розплаву від 0,15 до 25 г/1- хвилин застосовують стандартнесопло з внутрішнім діаметром 2,095±0,005 мм. За більшої текучості (від 25 до250 г/й0 хвилин) застосовуютьстандартне сопло з внутрішнім діаметром від 1,160 до 1,200 мм.
Індекс розплавузвичайно визначають для таких полімерів, як поліетилен, поліпропілен,поліформальдегід та ін.
1.4 Визначеннятемператури каплепадіння низькоплавких полімерів та олігомерів за Убеллоде
Низькоплавкіполімери, а також олігомери мають невелику молекулярну масу та переходять ув’язкотекучий стан за невисокий температур. Тому їх здатність до переробкивизначається за методом Убеллоде, який призначено для визначення температурикаплепадіння. Цей метод ґрунтується на нагріванні матеріалу та вимірюваннітемператури, за якої відбувається витікання першої краплі розплаву полімерногоматеріалу через отвір в денці спеціальної чашечки, в яку попередньо налито таохолоджено розплав полімеру.
Температурукраплепадіннявизначають на приладі Убеллоде (рис. 3).
/>
Рис. 3. ПриладУбеллоде
1- металевагільза; 2 — скляна чашечка
Приладскладається з термометра, ртутна кулька якого опущена у скляну чашечку зотвором у дні. Чашечку прикріплюють до термометра з допомогою металевої гільзи.Термометр з чашечкою закріплюють у пробірці таким чином, щоб між денцемпробірки та чашечкою залишався деякий проміжок. Пробірку в свою чергуукріплюють в колбі з гліцерином для рівномірного обігріву. Перед визначеннямскляну чашечку виймають з гільзи, ставлять на скло та вливають в неїрозплавлену масу. В розплав поміщають термометр та закріплюють чашечку угільзі. Коли розплав добре застигне, збирають прилад та починають нагрівання,підвищуючи температур з швидкістю 1 є за хвилину. Температура, за якої крапляполімеру проходить через отвір в дні чашечки та падає на денце пробірки,вважається за температуру краплепадіння за Убеллоде.
2.Визначення стійкості пластичних мас до дії високих температур
2.1 Визначеннятеплостійкості пластичних мас за Мартенсом і Віка
Вироби з пластмасшироко використовуються в умовах підвищених температур, тому потрібно точнознати температурну межу їх застосування. Теплостійкість пластмас як полімернихматеріалів – це їх здатність зберігати міцносні властивості в таких умовах.Такий показник характеризується найвищою температурою, за якої ще непогіршуються механічні характеристики пластику. Цю температуру визначають забезперервного нагрівання зразка полімерного матеріалу та слідкування за обраноюхарактеристикою, яка залежить від механічної поведінки зразка протягом процесувипробування. При цьому треба враховувати особливість пластмас як взагаліполімерних матеріалів – залежність теплостійкості від величини навантаження.Чим вище навантаження, тем меша температура, за якої полімерний матеріалпочинає деформуватись, тому дуже важливо дотримуватись стандартних умовпроведення випробування. Методи визначення теплостійкості за Мартенсом та за Вікарозрізняються видом навантаження та зразками для випробування.
За Мартенсом затеплостійкість приймають температуру, за якої стандартний брусок розміром 120±2 х 15±0,2 х 10±0,2 мм зламається або зігнеться напевну величину (6 мм) пі дією згинаючого зусилля. Теплостійкість за Мартенсомпоказує, за якої максимальної температури можуть експлуатуватись вироби зданого полімерного матеріалу без суттєвих деформації. Визначення проводиться наапараті Мартенса (рис. 4)..
/>
Рис. 4. Схемаапарату Мартенса для визначення теплостійкості пластмас
1 – зразок; 2нижній затискувач; 3 – верхній затискувач; 4 – підґрунтя приладу; 5 – важіль; 6– вантаж; 7 – стінки нагрівальної шафи; 8 – термометр; 9 – покажчик; 10 –шкала.
Стандартнийбрусок закріплюють суворо вертикально в двох затискувачах. Верхній затискувачмає важіль, на який надітий вантаж, що може переміщуватись по важелю. ПриладМартенса встановлюється в термошкафу, яка обігрівається з таким розрахунком,щоб температура піднімалась рівномірно з швидкістю 50 градусів за годину. Піддією температури та вантажу брусок згинається, і важіль покажчика починаєпоступово опускатись. Температура, за якої покажчик опуститься на 6 мм пошкалі, фіксується я к температура, що характеризує теплостійкість за Мартенсом.Випробування проводять на трьох зразках та виводять середнє арифметичнезначення.
Метод визначеннятеплостійкості за ВІКА ґрунтується на вимірюванні найвищої температури, за якоїциліндричний наконечник приладу вдавиться під дією постійного навантаження взразок полімерного матеріалу на глибину 1 мм. Цей метод можна використовуватитільки для однорідних полімерних матеріалів і заборонено – для армованихпластиків.
Для випробуваннязастосовуються зразки товщиною не менше 3 мм. Зразки з меншою товщиноюскладуються в кілька шарів до необхідної товщини. При цьому верхній шар, якийстикається з наконечником приладу, не повинен мати товщину менше 1,1 мм. Длявипробування застосовується прилад ВІКА рис. 5).
/>
Рис. 5. Схемаприладу ВІКА для випробувань на теплостійкість
1 – зразок; 2 –наконечник; 3 – стрижень; 4 – навантажувач; 5 – стрижень до покажчика приладу
Навантажувачприладу має змінний вантаж (5000±10) г та (1000±10) г. Величина вантажуобирається залежно від матеріалу та наводиться в технічних умовах. Діаметрперетину нижньої частини наконечника дорівнює 1,13 мм. Ця частина відшліфованана площину, площа якої складає 1 мм2. Цією площиною наконечник вдавлюється взразок на необхідну глибину.
Ціна діленняпокажчика деформації не повинна бути менше 0,2 мм. Прилад поміщають втермостат, в якому забезпечується постійне зростання температури з швидкістю50±5 є за годину. Перед випробуванням температура в термостаті повиннадорівнювати 20 єС.
Зразоквстановлюють в приладі таким чином, щоб площина наконечника знаходилась вцентрі зразка та стикалась з ним. Після цього на зразок дають навантаження тавмикають обігрів приладу.
Температура, заякої наконечник приладу вдавиться в зразок на 1 мм, є показником теплостійкостіза ВІКА.
Прилади звичайномають звукову сигналізацію (дзвоник), яка автоматично вмикається, колинаконечник вдавиться в зразок на необхідну глибину, та записуючий пристрій.Випробування проводять на трьох зразках та обчислюють середнє арифметичне.
Цей методзастосовується тільки для однорідних пластиків. Він не може оцінюватитеплостійкість неоднорідних, наприклад, шаруватих, пластиків.
2.2 Визначеннястійкості пластмас до дії накалювання
Пластики єосновними матеріалами, які працюють в електричних вимикачах, силових установкахтощо. Для оцінки їх стійкості до дії накалювання використовують стандартнуметодику, за якою стійкість до дії накалювання – це здатність полімерногоматеріалу протистояти дії нагрітого до температури 900 0С силітового стержня,який протягом 3 хвилин стикається з зразком полімеру. При цьому зразокполімерного матеріалу втрачає і вагу і довжину. Оцінку стійкості пластику додії накалювання визначають за спеціальною шкалою з шести ступенів, якіхарактеризуються числами від 0 до 5. Число стійкості до дії накалювання, якедорівнює 5, відповідає повній негорючості матеріалу, а число 0 – повнійгорючості.
Випробуванняпроводиться на зразках розміром 120±2 х 10±0,2х 4±0,2 мм з допомогою спеціального приладу.Він має пристрій з прикріпленим силітовим стрижнем, що може обертатись. Робочачастина стрижня має діаметр 8,0±0,1 мм та висоту 100±5 мм. Стрижень нагріваєтьсяелектричним струмом та приходить в зіткнення із зразком за допомогою пристрою.Зразок з допомогою затискача закріплюється в горизонтальному положенні наметалічній стійці, яка може рухатись.
Стійкістьматеріалу до дії накалювання характеризується добутком втрати маси зразка, якавиражена в міліграмах, на довжину його спаленої частини, яка виражена усантиметрах.
Умовновстановлено 6 ступенів стійкості до дії накалювання, які характеризуютьсячислами від 0 до 5. Число стійкості до накалювання, що дорівнює 5, відповідаєповній негорючості матеріалу, а а число 0 означає його повну горючість.
Зразок зважуєтьсяз точністю до 0,001 г, закріплюється в приладі з допомогою затискача тавстановлюється суворо горизонтально таким чином, щоб силітовим стрижень своєюсерединою стикався торцевої частини зразка протягом 3 хвилин. Якщо зразок зачас випробування загориться, полум’я необхідно загасити. Після цього зразоквиймають з затискувача, знову зважують з точністю до 0,001 г та вимірюютьдовжину обгорілої частини в см. Визначення проводять на трьох зразка і зарезультат беруть середнє арифметичне значення.
Втрату масизразка в міліграмах розраховують за формулою:
/>,
де m1 – маса зразка до випробування, мг;
m2 – маса зразка після випробування,мг.
Довжину обгорілоїчастини зразка обчислюють за формулою:
/>,
де l1 – довжина зразка до випробування, см;
l2 – довжина частини зразка після випробування,яка не піддалась дії полум’я, см.
Дляхарактеристика стійкості пластмас до дії накалювання можна користуватисьякісним показником за Шраммом та Цебровським від 0 до5, для чого знаходятьдобуток M·L:
M·L, мг·см >105 105-104 104-103 103-102 100-10 10
Число стійкості
до накалювання 0 1 2 3 4 5
Стійкістьпластмас до дії накалювання можна також характеризувати безрозмірною величиною IR, яку розраховують за формулою:
/>
Значення IR округлюють до 0,1.
2.3 Визначеннявогнестійкості пластичних мас
Вогнестійкість пластиків визначається якздатність пластику горіти після винесення з полум’я горілки протягомспостереження за одної хвилини. Ступінь вогнестійкості характеризується трьомапоказниками: 1) зразок горить більше 15 с; 2) зразок горить менше 15 с; 3)зразок не загоряється в полум’ї горілки.
Випробування навогнестійкість проводять на стандартних зразках розмірами 120±2 х 15±0,2 х 10±0,2 мм.
Полум’я газовоїгорілки регулюють таким чином, щоб його висота дорівнювала 10 см, тавстановлюють горілку під кутом 45 є. Стандартний брусок з полімерного матеріалузакріплюють на штативі горизонтально та вносять а полум’я горілки на 1 хвилину.Після цього кран горілки закривають і за секундоміром відзначають тривалістьгоріння бруска зовні полум’я.
Висновок
У процесінаписання реферату ми ознайомилися з визначенням текучості пластичних масс, а саме:
- текучісттю пластичних мас таїї впливом на переробку, основними засадами визначення текучості;
- визначенням текучості заметодом Рашига;
- визначенням індексу розплаву;
- визначенням температурикаплепадіння низькоплавких полімерів та олігомерів за Убеллоде
та визначення стійкостіпластичних мас до дії високих температур, а саме:
— визначеннямтеплостійкості пластичних мас за Мартенсом і Віка;
— визначеннямстійкості пластмас до дії накалювання;
— визначеннямвогнестійкості пластичних мас.
Література
1. Басов Н.И.,Любартович В.А., Любартович С.А Контроль качества полимерных материалов. – Л.:Химия, 1977. – с. 19-28, с.56-64
2. Григорьев А.П.,Федотова О.Я. Лабораторный практикум по технологии пластических масс. – М.:Высшая школа, 1977, с. 229-234
3. Гурова Т.А. Техническии анализ и контроль производства пластмасс. — М.:Высшая школа, 1983, с. 29-34