2. Микросмеситель "Брабендер"
Характеристики микросмесителя "Брабендер":
Свободный объем смесительной камеры - 94 см3;
Тип роторов - незацепляющиеся четырехлопастные;
Частота вращения ротора - до 120 об/мин;
Фрикция - 1: 1.5;
Обогрев системы - электрический;
Напряжение питания 220В
Рис 2.2.1 Рабочий узел. Микросмеситель " Брабендер".
3. При приготовлении навесок композиций использовали весы аналитические модели ВЛР ГОСТ 24104-80:
предел взвешивания 200 г
погрешность взвешивания ±0.5 мг
класс точности 2
4. Гидропрессная установка П-10 ГОСТ 8905-73 с обогреваемыми плитами.
Использовали предварительно пластицированный каучук. Пластикацию проводили на вальцах. Подготовленный каучук разрезали на небольшие кусочки размером не более 1 см. Смешение каучука и термопласта проводили в микросмесителе "Брабендер" при одновременной загрузке компонентов смеси. Смешение проводили при 1700С (для ПЭ) и 1900С (для ПП) и скорости вращения роторов 90 об/мин в течение 10 мин.
Для получения ДТЭП использовали предварительно пластицированный каучук. Пластикацию проводили на вальцах. Подготовленный каучук разрезали на небольшие кусочки размером не более 1 см.
Реакционное смешение каучука, полиолефина и вулканизующей системы проводили в микросмесителе "Брабендер" при одновременной загрузке в камеру смесителя термопласта и эластомера. Вулканизующую систему вводили после полного расплавления термопласта. Количество вулканизующей системы рассчитывали с учетом количества и марки эластомера. Смешение проводили при 1700С (для ПЭ) и 1900С (для ПП) и скорости вращения роторов 90 об/мин в течение 15 мин.
Пластины из смесей эластомер - термопласт или ДТЭП толщиной ~ 1мм получали методом горячего прессования.
Режим прессования:
Температура - 1700С (для ПЭ) и 1900С (для ПП)
Время прогрева смеси - 10 мин
Давление - 10 МПа
Время выдержки под давлением - 10 мин
Охлаждение под давлением - не более 15 мин
Определение степени поперечного сшивания вулканизатов определи методом равновесного набухания в бензоле при комнатной температуре. Образцы помещали в бензол на сутки, затем взвешивали на аналитических весах. Затем сушили до полной массы и снова взвешивали. Степень равновесного набухания определяли по формуле:
,где mнаб - масса набухшего образца, mвыс - масса высохшего образца
Затем определяли1/Q - величину, обратную степени набухания и пропорциональную густоте сетки.
Определение оптимального времени вулканизации каучука СКД-СР производили на реометре фирмы "Monsanto" с биконическим ротором при частоте вибродеформации 50 кол/мин. Испытания проводили при температуре 1640С. Из полученных реограмм определяют следующие показатели: Мmin - минимальный крутящий момент; Мmax - максимальный крутящий момент, характеризующий жесткость каучука; τС - время начала вулканизации; τС90 - оптимальное время вулканизации - момент времени соответствующий М= [Мmin+0,9 (Мmax - Мmin)]; скорость вулканизации VС [%/мин], рассчитанную как VС = 100 / [τС90 - τС].
Показатель текучести расплава (ПТР, г/10 мин) определяли на установке ИИРТ-2 методом продавливания расплава полимера через капилляр при температуре 1900С (для ПЭ) и 2200С (для ПП) и нагрузке 6,3, 15,6 кг.
Значение ПТР рассчитывали по уравнению:
ПТР = 600*М/τ,
где τ - промежуток времени между срезами прутка (с). М - масса прутка (г).
Показания усредняли по 5 значениям.
Деформационно-прочностные характеристики материалов определяли в режиме одноосного растяжения на универсальной испытательной машине AUTOGRAPH AGS-H фирмы "Shimadzu".
Скорость растяжения 50 мм/мин. Образцы представляли собой двусторонние лопатки с размером рабочей части 1х10 мм (для широкого ножа).
Толщину образцов измеряли микрометром с точностью измерения ±0.01 мм.
По кривым нагрузка - удлинение определяли прочность при разрыве σ МПа и относительное удлинение при разрыве ε %.
Калориметрические исследования проводили на термоанализаторе DTAS-1300 в неизотермических условиях в температурном интервале от 30 до 1700С. Скорость нагрева составляла 8 град/мин.
Измеряемой величиной являлось количество выделенной теплоты (ΔН), определяемое по площади пика между кривой ДСК и базисной линией. Степень кристалличности ПЭНД (α) определяли по формуле:
,где
- удельная теплота плавления ПЭНД, Дж/г.Степень кристалличности ПП (α) определяли по формуле:
,где
- удельная теплота плавления ПП, Дж/г.Температурной характеристикой плавления ПЭНД служила температура экстремума Тmax. Точность измерения температуры ±0.50С.
Параметр растворимости характеризует способность веществ к взаимному растворению, т.е. образованию гомогенной термодинамически устойчивой смеси. Обязательное условие образования такой смеси - уменьшение свободной энергии системы Zпри смешении компонентов:
ΔZ=ΔH-TΔS< 0
где ΔH - тепловой эффект смешения; Т - абсолютная температура; ΔS - изменение энтропии.
Существует несколько способов расчета параметра растворимости. В случаях, когда известна структурная формула соединения, широко используют расчетный метод Смола, основанный на предположении об аддитивности действия сил сцепления отдельных радикалов и атомных групп, входящих в состав молекулы низкомолекулярного вещества или элементарного звена макромолекулы.
Эта предпосылка позволяет вычислить параметр растворимости полимера по уравнению:
Где
- сумма констант притяжения отдельных групп (табличные данные), - плотность полимера, - молекулярная масса элементарного звена.Для определения совместимости полимеров необходимо рассчитать параметр взаимодействия между смешиваемыми компонентами, который рассчитывается по формуле:
Где Vs=10-4м3/моль, Т - абсолютная температура, R-универсальная газовая постоянная
Считается, что при
<2 компоненты совместимы [37].Старению подвергались динамические вулканизаты на основе ПЭНД марки 276-73 состава СКЭПТ/ПЭНД =40/60 и СКД-СР/ПЭНД =40/60 и на основе ПП марки Каплен состава СКД-СР/ПЭНД =40/60. Старение провели при температуре 70оС в течение 24ч.
Задача работы решались путем определения влияния: концентрации каучука и динамической вулканизации на деформационно-прочностные свойства смесей полиолефин - 1,2-полибутадиен.
ДТЭП на основе ПП и ПЭ получают с использованием СКЭПТ, т.к. у него наибольшая совместимость с матричными полимерами.1,2-полибутадиен имеет также хорошую совместимость с данными матрицами и при этом обладает исключительной стойкостью к термоокислительной деструкции и высоким сопротивлением тепловому старению. Предполагается, что ДТЭП на его основе будут обладать теми же ценными свойствами.
Расчет параметров растворимости показывает, что 1,2-полибутадиен с ПЭ и ПП хорошо совместимы:
1,2-полибутадиен:
ρ - 0,96 г/см3, Мо - 54 г/моль
F1.2-ПБ=F
+ F + F + F =133+28+111+190=462F1.4-ПБ=2F
+ 2F =2*133+2*111=488 (кал/см3)СКЭПТ-712
ρ - 0,86 г/см3
СКЭПТ: 52% - ПЭ, 48% - ПП, 4,5% -ЭНБ
FПЭ= 2F
=2*133=266 Мпэ=42 г/мольFПП=F
+ F + F-CH3=133+28+214=375