Основные физические закономерности, используемые для описания процессов переработки

Лекция №2.

Для лучшего понимания работы перерабатывающего оборудо­вания необходимо ясно представлять себе физическую сущность происходящих в машине физических процессов. Наиболее четко сущность этих процессов проявляется при анализе математиче­ского описания (математической модели) реализуемого в маши­не технологического процесса, построенного на основе физиче­ских и физико-химических представлений о его сущности.

Математическое описание технологического процесса, реали­зуемого в перерабатывающей машине, может быть построено с различной степенью его приближения к реальному процессу. Естественно, что чем выше степень приближения этого описания к реальному процессу, тем сложнее становится используемый математический аппарат и тем более трудоемкими оказываются вычисления, необходимые для его численной реализации.

С инженерной точки зрения технологический расчет перера­батывающего оборудования сводится к описанию движения че­рез него перерабатываемого материала, вызываемого механиче­ским воздействием на материал рабочих органов оборудования и инициируемого теплом, подводимым извне или генерируемым внутри материала в результате диссипативного разогрева. Разу­меется, такое описание должно учитывать неизбежность измене­ния физического (или фазового) состояния перерабатываемого материала, связанного с его нагревом.

Термореактивными полимерами (реактопластами) называют материалы, в которых фиксация формы при изготовлении изде­лий является результатом химической реакции образования трехмерного полимера («сшивания»), обычно называемой отверждением. При этом материал необратимо утрачивает спо­собность переходить в вязкотекучее состояние и растворяться в растворителях.

Неспособность отвержденных реактопластов переходить в вязкотекучее состояние заставляет проводить синтез термореак­тивных полимеров в несколько стадий. Первую стадию заканчи­вают получением олигомеров (смол) с молекулярной массой 100-1000. Вторая стадия - это, по существу, приготовление композиций, основанное на том, что низковязкие олигомеры лег­ко совмещаются с наполнителем,, причем даже при 80-85% -ном наполнении композиции неотвержденного реактопласта облада­ют высокой текучестью, позволяющей перерабатывать их тради­ционными методами (литьем под давлением, экструзией, кон­тактным формованием, прессованием- и др.)

Олигомерные композиции, в которых в качестве наполните­ля используют какое-либо мелкодисперсное вещество (мел,, тальк, древесную муку, слюду, каолин, технический углерод, графит и т. д.), называют премиксами. Реактопласты, наполнен­ные непрерывными волокнами, бумагой, тканью и т. д., называ­ют препрегами. Наконец, третья стадия - это получение собст­венно полимера с трехмерной сетчатой структурой. Как прави­ло, эта стадия совмещается с формованием изделия и обычно называется отверждением.

Олигомеры в реактопластах могут отверждаться самопроиз­вольно (с тем большей скоростью, чем выше температура) или с помощью полифункционального низкомолекулярного вещест­ва - отвердителя. Отверждение может осуществляться по меха­низму поликонденсации (фенолоальдегидные, эпоксидные, кар бамидные, кремнийорганические смолы) и полимеризации (полиалкиленгликольмалеинаты, олигоэфиракрилаты, форполимеры диаллилфталата).

Реактопласты изготавливают, применяя в качестве связующе­го фенолоформальдегидные смолы (модифицированные для большей эластичности поливинилбутирилем, бутадиен-нитриль-ным каучуком, полиамидами) или эпоксидные смолы (модифи­цированные феноло- или анилиноформальдегидными смолами или отверждающимися олигоэфирами); наполнитель может быть любым.

Моделирование процессов переработки термореактивных по­лимеров имеет два основных аспекта: а) анализ неизотермиче­ского течения, сопровождающегося химическими реакциями отверждения на стадиях пластикации и формования изделия; б) анализ процессов полимеризации, сопровождающихся выде­лением тепла в условиях теплообмена с окружающей средой.

Основной характеристикой процесса переработки реактопластов является степень сшивания, рассчитываемая на основа­нии кинетических уравнений статистической теории гелеобразования.

Дата добавления: 2014-01-07