ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
Дәріс 27 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері
жүктеу/скачать 2,95 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс 28 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері
Дәріс 27 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері Дәріс жоспары: Тұтқыраққыш күйдегі полимерлердің реологиялық қасиеттері Полимерлердің ағу механизмі Полимерлі жүйелердің тұтқырлығы 1. Полимерлердің аққыш күйдегі қасиеттерін реология зерттейді. Тұтқыраққыш полимерлерде механикалық күштің әсерінен ағу деформациясы пайда болады. Ағу – берілген сыртқы күштің әсерінен макромолекулалардың бір біріне қатысты қайтымсыз ауысуы. Полимер аққанда сырттан түсірілген күшке F қарсы үйкеліс күші Fγ пайда болады, яғни F=Fγ. Ішкі үйкелес тығыз текшеленген макромолекулалар арасындағы күшті жеңуге байланысты болғандықтан оның табиғаты энергетикалық. Сондықтан химиялық байланыспен жалғасқан кеңістік құрылымды торлы полимерлер тұтқыраққыш күйге өтпейді, себебі макромолекулалар еркін орнын алмастыра алмайды. Мұндай полимерлер тек көлденең байланыстары бұзылғанда ғана аға алады (химиялық ағу). Бірақ ағу процесінде сыртқы күштің әсерінен полимер макромолекулаларының конформациясы өзгеріске ұшырап, бүкіл полимерлі жүйенің құрылымы өзгеретіндіктен онда қайтымсыз деформациямен қатар серпімді (қайтымды) деформация да өрістейді. Сонда полимердегі жалпы деформация ε жоғары эластикалық деформация εэ мен қайтымсыз деформацияның εа қосындысынан тұрады. Аққыш күйдегі полимерлі жүйелер бір мезгілде серпімділік және аққыштық көрсете алатындықтан, оларды тұтқыраққыш денелер дейді. 2. Я.И. Френкель мен Г. Эйрингтің теориясы бойынша сұйықтардың ағуы молекулалардың көршілес бос орынға секіріп түсуі арқылы жүреді. Молекулалар қозғалу үшін белгілі бір энергия қоры қажет және де молекулалардың арасында ол орналаса алатындай «бос» көлем болу керек. Молекуланың секіріп түсу ықтималдығы W активтену тосқауылын жеңу ықтималдығы WE және жақын жерде тесік болу ықтималдығымен Wv анықталады: W = WE.Wv WE – активтену теориясының негізінде есептеп шығарылады. Оның қарапайым тендеуі:
Мұндағы Wv-ны бос көлем теориясына сүйеніп табады:
Мұндағы V* - «тесіктердің» көлемі, 
Мұндағы v0 – сегменттің тепе теңдік қалыпта өзіндік тербелу жиілігі. Полимердегі барлық «тесіктердің» жалпы көлемі полимердің жалпы көлемінің 2,5%-на теңелгенде сегменттер көрші қалыпқа ауыса алмайды және тұтқыраққыштық тоқталып, полимер шыны тәріздес күйге ауысады. Бос көлем 2,5%-дан артқанда полимер ағу үшін сегменттердің көршілерімен әсерлесуін жеңетіндей жылулық энергия қоры қажет. 3. Полимерлердің реологиялық қасиеттері негізінен оның тұтқырлығына байланысты. Тұтқырлық жүйеге түсірілген ығысу кернеуі мен одан туатын ығысу жылдамдығының арасындағы байланысты сипаттайды. Деформациялану жылдамдығына тәуелсіз, тұрақты температура мен қысымда кернеудің ығысу жылдамдығына қатынасы динамикалық тұтқырлыққа тең болады: η0 = σ/γ. Бұл Ньютон заңы деп аталады. Ньютон заңына бағынатын жүйелер Ньютондық жүйелер деп аталады. Мұндай сұйықтың құрылымы үздіксіз тез бұзылып және қайтадан қалыптасып үлгіріп тұрады да, іс жүзіне сыртқы әсерлер бұл процеске онша әсер етпейді. Сондықтан қалыпты кернеу мен ығысу жылдамдығында сұйықтар құрылымының өзгерісі байқалмайды. Полимерлердің ішінде монодисперсті полимерлер Ньютон заңына бағынатын идеал сұйықтарша ағады. Нақты сұйықтарда тұтқырлық тұрақты болмайды, ол кернеуге байланысты өзгеріп тұрады. Кернеу мен ығысу жылдамдығына тәуелді тұтқырлықты тиімді (эффективті) тұтқырлық дейді. Кернеуі ығысу жылдамдығына пропорционал емес өзгеретін сұйықтар Ньютондық емес немесе аномальды сұйықтар деп аталады. Аномальды тұтқыр жүйелер Ньютон формуласынан өзгеше ығысу жылдамдығы n дәрежесінде алынған 
n=1 болғанда теңдеу Ньютон теңдеуіне ауысады. Аномаль – тұтқыр ортаның тұрақталған ағысын толық сипаттау үшін ығысу кернеуіне тәуелділігін көрсететін толық ағу қисығын тұрғызады. Оның жалпы түрлі шартты үш бөлікке бөлуге болатын S тәріздес болады. Сыртқы әсерлер әлі аз болғандықтан сегменттердің қозғалысынан пайда болатын молекулалық шумақтар пішінінің өзгерісі жылулық қозғалыстың ықпалынан қайтадан қалыптасып үлгіреді де, ағу жылдамдығына әсер ете алатындай елеулі құрылымдық өзгерістер болмайдыкернеу мен ығысу жылдамдықтары бірқалыпты артып, жүйенің тұтқырлығы өзгермейді. Кернеу мен ығысу жылдамдығы қайтадан пропорционал өрістеп, тұтқырлық ығысу кернеуіне тәуелділігін жояды. Кейбір жағдайларда толық ағу қисығы алынбайды, кернеу мен ығысу жылдамдығы үлкен болғанда тұтқырлықты өлшеу мүмкін болмай қалады. Деформациялану жылдамдығы өте үлкен болған кезде макромолекулалар бір біріне қатысты қозғалып үлгермейді, олар тез арада тек конформациясын ғана өзгерте алады. Сонда сызықты полимер тұтқыраққыш күйге емес, жоғары эластикалық күйге ауысады. Полимер ағыны серпімді, ақпайтын қалыпқа келеді. Ламинарлы ағын бұзылып, полимер балқымасы қатты қоюланып, ұйып қалады. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: тұтқыраққыш күйдегі полимерлердің реологиялық қасиеттері, полимерлердің ағу механизмі, полимерлі жүйелердің тұтқырлығы Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Полимерлердің ағуы дегеніміз не? Полимерлердің ағуының себебі? Полимерлер және томенмолекулалық сұйықтардың ағу механизмдерінде қандай айырмашылықтар бар? Полимерлердің тұтқырлығын анықтау үшін қандай қондырғылар қолданылады? Ұсынылған әдебиеттер: 1 Белоусов, А.М. Теоретические основы процессов получения и переработки полимеров. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. С.73-136 2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 167-179 б 3 Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Академия, 2010. 368 с. С. 154-158 Дәріс 28 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері Дәріс жоспары: Экструдер типтері мен құрылғылары Экструзия кезінде өтетін процестер Процестің негізгі параметрлері. 1. Экструзия – керекті профильді қалыптастырушы фильер арқылы полимер балқымасын сығу жолымен шексіз ұзындықтағы полимерлік материалдан жартылай фабрикаттарды немесе бұйымдарды алу тәсілі. Полимерлеік материалдардың негізгі типтерінің барлығы, термопластар, реактопластар, сондай-ақ эластомерлер де экструзияға ұшырайды. Негізінен пластмассалар экструзиясы үшін шнектік немесе червякті экструдерлер. Червякті экструдерлер бір шнекті, екі шнекті және көп шнекті болып бөлінеді. Экструзия үшін неғұрлым қарапайым құрал болып дегазация аймағы жоқ бір шнекті (бірчервякты) экструдерлер табылады (сур.1). Мұндай экструдерлер жабындар, қағаздар, түтіктер, профильдер өндірісіне кеңінен қолданылады. 
Сур.1 Біршнектіэкструдер сызбасы: 1- бункер; 2- червяк (шнек); 3- цилиндр; 4-су айналымына арналған саңылау; 5- қыздырғыш; 6- сеткалы торлар; 7-адаптері бар қалыптстырушы фильера . жүктеу/скачать 2,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
- тұрақты көлемдегі активтену энергиясы. 
- бір бөлшекке келетін орташа бос көлем, с – 1 мен 0,5 аралығында болатын коэффициент. Молекулалар, не сегменттер, қозғалғанда көрші бөлшектерді итеріп өтіп шығу үшін белгілі бір энергия мөлшері жұмсалады. Жүйенің жылулық энергия қоры неғұрлым көп болса және де молекулааралық әсерлесу күші әлсіз болып, макромолекулалардың айналу тосқауылы төмен болса, макромолекула сегменттерінің жылжуы соғұрлым оңайға түседі. Егер сегменттің жылулық энергиясының қоры RT, ал сегменттегі молекулалық және ішкі молекулалық әсерлесу энергиясы U болса, онда сегменттердің 1 қалыптан 2 қалыпқа секіріп түсу ықтималдығы (W1-2):