ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Влияние дисперсности на перерабатываемость полимеров и свойства изделий

Колледж им. Д.И.Менделеева»

Разработчики: доц. ктн. Черных Е.В.

Кириллова Е.А.

Рассмотрено и согласовано на научно-методическом совете колледжа:

протокол № , от

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА СЫРЬЯ

Методические указания к лабораторной работе для практикума по спецтехнологии (дисциплины: «Технология пластических масс», и «Основы химии и физики полимеров») по специальности 18.02.07. «Технология производства и переработки пластических масс и эластомеров»

Новосибирск 2016

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА СЫРЬЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Гранулометрический состав полимерных материалов (называемый иногда фракционным составом) характеризуется размером отдельных частиц и содержанием частиц различных размеров (фракций), выражаемым, как правило, в процентах к общей массе материала. Гранулированные полимерные материалы состоят из частиц приблизительно одинаковой формы и размеров. Единичные гранулы отличаются по размерам обычно не более чем на 30-40%. Иногда в гранулированном материале присутствуют более крупные включения, состоящие из нескольких гранул (непрорезанные гранулы), и пылевидные частицы, но их содержание невелико (3-4%).

Порошкообразные полимерные материалы, как правило, полидисперсны (содержат зерна различного размера) и состоят из частиц, существенно отличающихся друг от друга по форме. Фракционный состав и форма порошков во многом зависят от способа их получения. Порошки таких полимеров, как, например, эмульсионный поливинилхлорид, суспензионный полистирол, поливинилбутираль, содержат частицы размером от долей микрометра до нескольких микрометров, а порошки, изготовленные путем механического дробления (в частности, пресс-порошки) состоят из частиц размером от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Гранулометрический состав порошкообразного сырья зависит в определенной степени от условий транспортировки и хранения. Это обусловлено, с одной стороны, склонностью частиц полимерных порошков к агрегации при хранении (вследствие их легкой деформируемости и повышенной электризуемости), а с другой стороны — способностью отдельных частиц материала к разрушению под действием механического воздействия при упаковке, перевозке и выгрузке сырья.

Промышленные порошкообразные полимерные материалы существенно различаются по гранулометрическому составу не только между партиями сырья, но и в пределах одной партии, а в некоторых случаях даже в пределах мешка. Для получения стабильных по качеству изделий гранулометрический состав многих марок сырья регламентирован стандартами. В стандартах на гранулированное сырье предусматривают допустимые колебания размеров гранул, минимальное содержание непрорезанных гранул, посторонних включений, пыли.

Для определения размеров частиц и фракционного состава порошкообразных и гранулированных полимерных материалов используется большое число экспериментальных методов: ситовый (при размерах частиц от 0,06 до 10 мм), микрометрический (при размерах частиц от 0,001 до 0,06 мм) и седиментационный (при размерах частиц от 0,0001 до 0,06 мм).

Влияние дисперсности на перерабатываемость полимеров и свойства изделий

Стабильность и надежность работы перерабатывающего оборудования, а также качество полученных изделий во многом зависят от гранулометрического состава сырья: неоднородность гранулометрического состава приводит к непостоянству насыпной плотности и сыпучести сырья, а это в свою очередь влияет на точность и продолжительность дозирования материала, плотность, прочность и стабильность размеров изделий. Независимо от способа переработки предпочтение следует отдавать монодисперсным материалам (с узким фракционным распределением частиц).

Полидисперсные порошки, находясь в бункерах перерабатывающего оборудования, из-за постоянного встряхивания претерпевают частичное сепарирование: более крупные частицы как бы всплывают наверх, а мелкие опускаются вниз. То же происходит и в вибрационных дозаторах. Поэтому большое количество пылевидных частиц может скопиться в загрузочном отверстии литьевого, экструзионного или таблеточного оборудования, в результате чего прекратится подача материала в перерабатывающие органы машины.

Однородность сырья оказывает заметное воздействие на тепловой режим как в пластикационном цилиндре литьевой или экструзионной машины, так и в пресс-формах для прямого или литьевого прессования: отдельные крупные частицы прогреваются медленнее мелких, что может вызвать образование небольших вздутий и неровностей на поверхности готового изделия. При уменьшении размера частиц пресс-порошка уменьшается время отверждения материала, вследствие чего сокращается цикл формования и уменьшаются удельные энергозатраты. Повышенное содержание в пресс-порошке пылевидной фракции способствует появлению на поверхности прессовых и литьевых изделий шероховатости в виде мелкой сыпи. Важное значение имеет гранулометрический состав при прессовании изделий из цветных композиций, когда равномерность окраски во многом зависит от размера различно окрашенных.

С уменьшением размера частиц существенно возрастают прочностные показатели прессовых изделий (предел прочности при статическом изгибе, ударная вязкость) и плотность, а усадка уменьшается. Диэлектрические свойства изделий (тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и др.) при изменении гранулометрического состава пресс-порошка изменяются весьма незначительно. Качество поверхности прессованных изделий при уменьшении частиц до определенного размера постепенно улучшается.

Если размеры частиц полимерного материала, перерабатываемого экструзией, больше глубины нарезки червяка в зоне загрузки, то частицы полимера плохо захватываются червяком и пластикационная производительность машины падает. При использовании крупных гранул уменьшается точность как весового, так и объемного дозирования.

При получении полимерных покрытий напылением требования к гранулометрическому составу порошков особенно высоки, так как при использовании полидисперсных порошковых материалов не удается получить однородного взвешенного слоя; при вихревом способе мелкие частицы выносятся в верхнюю часть взвешенного слоя, а крупные частицы опускаются вниз; при вибрационном способе наблюдается обратная картина. Получаемые при этом покрытия имеют неровную поверхность и разно-толщинны. Полидисперсные порошки вследствие различной теплопроводности мелких и крупных частиц плохо сплавляются и образуют непрочные покрытия.

Важное значение при получении полимерных покрытий имеют форма и размер частиц порошка. Частицы сферической формы отличаются малым коэффициентом внутреннего трения, свободно вращаются при псевдоожижении и легко электризуются. Чем меньше размер частиц порошка, тем больше теплопроводность материала, поэтому температура и продолжительность пленкообразования у тонкодисперсных композиций значительно меньше, чем у грубодисперсных. При использовании тонкодисперсных порошков легче получать тонкие покрытия. Вместе с тем тонкодисперсные порошки часто недостаточно склонны к псевдоожижению и не всегда равномерно осаждаются на изделиях.

При любом способе переработки желательно иметь однородное по размеру частиц сырье. Оптимальный размер частиц для каждого способа переработки и каждого материала различен и выбирается в зависимости от требуемой сыпучести сырья, типа применяемого оборудования и требований к качеству готовых изделий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Этот метод заключается в разделении пробы материала по фракциям путем просева через набор сит с различными ячейками и определении остатка на каждом сите.

Применяемое оборудование:

Весы лабораторные с наибольшим пределом взвешивания 200 г___________ 1 шт;

Сито лабораторное ТУ 5142-002-45708015 – 2000.

Номинальный размер ячейки D 3.0_______________________________ 1 шт

Номинальный размер ячейки D 4.0_______________________________ 1 шт

Номинальный размер ячейки D 5.0_______________________________ 1 шт

Номинальный размер ячейки D 6.0_______________________________ 1 шт

Номинальный размер ячейки D 7.0_______________________________ 1 шт

Поддон лабораторный_______________________________________________1 шт

Стаканы___________________________________________________________6 шт

Подготовка к испытанию

Для просева обычно используют:

· стандартные сита, состоящие из обечайки диаметром 200 мм и высотой 25-50 мм и дна, затянутого металлической сеткой с квадратными отверстиями;

· поддоны для приема материала, прошедшего через сито;

· крышки, предохраняющие от потерь тонких фракций материала.

В стандартах на полимерные материалы обычно указаны номера сит, которые следует использовать при фракционном анализе.

Проведение испытания

Рассев материала можно производить вручную или механически. Навеску материала в 100 г в состоянии поставки или, если это оговорено требованиями ГОСТов и технических условий на материал, предварительно высушенную в термошкафу, взвешивают с точностью ±0,1 г и высыпают на чистое и сухое сито, вставленное в поддон. Сито закрывают крышкой и материал просеивают, встряхивая прибор в наклонном положении и медленно поворачивая его вокруг вертикальной оси; при этом материал должен покрывать всю поверхность сита тонким слоем. Периодически необходимо слегка подбрасывать сито вверх: встряхивание в направлении, перпендикулярном плоскости сита, предотвращает забивание сетки, что ускоряет просеивание. Для определения степени полноты рассева сито снимают с поддона и встряхивают в течение минуты над листом глянцевой бумаги. Если количество материала, прошедшее за это время через сито, составит по массе не более 1% от количества продукта, оставшегося в сите, то просеивание считается законченным.

Материал, прошедший через сито, подвергают дальнейшему просеву через сито с меньшим размером ячеек. Фракцию, оставшуюся на сите, высыпают в приемник или на лист бумаги, после чего сито очищают щеткой с обеих сторон и легкими ударами ладони по обечайкам удаляют застрявшие в сетке частицы, которые присоединяют к крупной фракции. Фракции, полученные после указанных операций, взвешивают с точностью ±0,1 г и рассчитывают содержание (в %) каждой фракции. Потери при ситовом анализе не должны превышать 1 % от общего количества испытуемого материала.

Если для дисперсионного анализа применяют большое число сеток с отверстиями различного размера, то сита устанавливают одно над другим в порядке возрастания размера ячейки и жестко скрепляют их (при ручном просеве для удобства встряхивания берут не более трех сит). Продолжительность встряхивания при просеве через набор сит должна быть несколько больше, чем при использовании одного сита.

По результатам ситового анализа строят гистограмму (дифференциальную кривую распределения частиц по размерам) или рассчитывают средний размер частиц по формуле:

dср= Σ G/(ΣG/d),

где dср – средний диаметр частиц, мкм; G – масса отдельных фракций, г; d –диаметр частиц данной фракции, мкм.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется гранулометрическим составом полимерных материалов?

2. Какие методы используются для определения размеров частиц и фракционного состава порошкообразных и гранулированных полимерных материалов?

3. Влияние дисперсности на равномерность подачи материалов в загрузочный бункер машины.

4. Влияние однородности гранулометрического состава сырья на тепловой режим его переработки.

5. Какое значение имеет гранулометрический состав сырья в процессе переработки полимеров?

6. Как гранулометрический состав исходного материала влияет на свойства получаемых изделий?

7. Какое влияние оказывает форма и размер частиц порошкообразного материала на свойства получаемых полимерных покрытий?

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Технология полимерных материалов: учебное пособие/ А.Ф. Нпиколаев, В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов и др., под общ. ред. В.К. Крыжановского. – СПб.: Профессия, 2008. – 544 с.: ил.

2. Энциклопедия полимеров/ под. ред В.А. Кабанова. – М.: Советская энциклопедия, 1977. – т. 2. – 1150 с.

3. Контроль качества полимерных материалов / Н.И. Басов, В.А. Любартович, С.А. Любартович., под ред. В.А. Брагинского. – Л.: Химия 1990. – 112 с.: ил.

4. Гурова Т.А. Технический контроль производства пластмасс и изделий из них: Учеб. пособие для хим. – технол. Техникумов. – М.: Высшая школа 1991. – 255 с.: ил.