Способ получения термопластичного полимерного материала

Способ получения термопластичного полимерного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к способу получения термопластичного полимерного материала, используемого для изготовления конструкционных деталей, труб и других изделий, которые могут быть использованы в коммунальном хозяйстве.

Известен способ получения полимерного материала, который заключается в том, что исходный сыпучий термопластичный материал предварительно нагревают с последующей пластикацией и получением изделий из расплава [Справочник по композиционным материалам под ред. Дж. Любина, Р.Э. Геллера. - М.: Машиностроение, 1988, т.2 с.580]. Недостатками данного технического решения являются сравнительно невысокие прочностные характеристики, а именно разрушающее напряжение при растяжении и ударная вязкость.

Известен способ получения полимерного термопластичного материала, состоящий в том, что сыпучий термопластичный материал нагревают в материальном цилиндре, расплавляют и гомогенизируют, а затем выдавливают сквозь выходное отверстие формующей головки [Переработка пластмасс под. Ред. Паниматченко, 2005, с.315]

Наиболее близким техническим решением, прототипом, является способ получения термопластичных полимерных материалов, заключающийся в пластикации нагревом сыпучего термопластичного материала до вязкотекучего состояния и его перемещении под высоким в формующую полость литьевой формы, где он затвердевает за счет охлаждения.

Недостатком данного технического решения являются сравнительно невысокие прочностные характеристики, а именно разрушающее напряжение при растяжении и ударная вязкость [Переработка пластмасс. Под. ред. Паниматченко, 2005, с.315].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение разрушающего напряжения при растяжении, повышении величин разрушающего напряжения при статическом изгибе и ударной вязкости материала.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения термопластичного полимерного материала, включающем пластикацию нагревом сыпучего термопластичного материала до вязкотекучего состояния и его перемещение под высоким давлением в формующую полость для затвердевания за счет охлаждения, дополнительно проводят обработку сыпучего термопластичного материала перед пластикацией излучением СВЧ мощностью 450-750 Вт в течение 5-7 минут.

Для изготовления образцов в качестве исходных материалов выбраны:

полиамид стеклонаполненный ПАСН (ГОСТ 17648-83),

полиэтилен высокого давления ПЭВД (ГОСТ 16337-77).

Для изготовления образцов используют литьевую машину.

Для образцов стандартных размеров определили следующие характеристики:

σ_и - разрушающее напряжение при статическом изгибе МПа (ГОСТ 4678-71)

а _уд - ударная вязкость, кДж/м² (ГОСТ 4648-71)

σ_р - разрушающее напряжение при растяжении, МПа (ГОСТ 11262-80)

H_B - твердость по Бринеллю, МПа (ГОСТ 4670-91).

В таблице 1 представлены физико-механические характеристики стеклонаполненного полиамида и полиэтилена высокого давления.

На фигуре 1 представлена зависимость разрушающего напряжения при растяжении от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).

На фигуре 2 представлена зависимость ударной прочности от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).

На фигуре 3 представлена зависимость разрушающего напряжения при изгибе от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).

На фигуре 4 представлена зависимость твердости по Бринеллю от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).

Пример 1. Способ осуществляется следующим образом, берем гранулы стеклонаполненного полиамида, загружаем в СВЧ-устройство, проводим обработку мощностью 450 Вт в течение 5 минут, затем гранулы термопластичного сыпучего материала перемещают в литьевую машину, где происходит их пластикация до вязкотекучего состояния за счет нагрева и перемещение под давлением в формующую полость для затвердевания за счет охлаждения до комнатной температуры.

Пример 2. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 600 Вт.

Пример 3. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Пример 4. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 300 Вт.

Пример 5. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 7 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Пример 6. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 3 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Пример 7. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 450 Вт.

Пример 8. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 600 Вт.

Пример 9. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Пример 10. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 300 Вт.

Пример 11. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 7 мин. при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Пример 12. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 3 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.

Таблица 1
№ примера	σраст. МПа	σизг. МПа	а уд. кДж/см2	НВ
1	99	166	23	210
2	103	169	24	212
3	ПО	177	25	214
4	87	165	19	184
5	108	168	25	210
6	97	164	22	200
Прототип (ПАСН)	87	164	19	180
7	25	32	15	-
8	26	34	16	-
9	27	36	17	-
10	24	31	13	-
11	27	35	17	-
12	24	31	14	-
Прототип (ПЭВД)	24	31	13	-

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков, является повышение величин σ_р, а _уд,σ_изг и Н_В образцов из стеклонаполненного полиамида и увеличение величин σ_р, а _уд, σ_изг для полиэтилена высокого давления. При разработке данного способа основными варьируемыми параметрами являлись наличие СВЧ-обработки, продолжительность СВЧ-обработки, мощность СВЧ-обработки. Оптимальным параметром является излучение СВЧ мощностью 450-750 Вт в течение 5-7 мин, так как при повышении мощности и продолжительности сыпучий термопластичный материал начинает преждевременно подвергаться плавлению, а при недостаточной мощности свойства не подвергаются заметным изменениям.

Анализируя примеры 1, 2, 3, можно увидеть, что увеличение мощности приводит к росту прочностных характеристик σ_изг. на 5-10%, а _уд. на 25%, σ_раст. на 20% и Н_В на 10%.

Анализируя примеры 7, 8, 9, видно, что увеличение мощности приводит к росту прочностных характеристик σ_изг. на 12%, а _уд. на 25% и σ_раст. на 10%.

Из сравнения физико-механических характеристик образцов (Табл.1), полученных по примерам 3 и 5, также 9 и 11, следует, что увеличение продолжительности СВЧ-обработки отрицательно сказывается на характеристиках материала, т.е. появляется отрицательный эффект. Увеличение же мощности приводит к преждевременному плавлению материала, что также сказывается отрицательно. При уменьшении времени обработки, примеры 6 и 12, значительного увеличения свойств не наблюдается.

Выводом может являться то, что заявляемое изобретение действительно повышает разрушающее напряжения при растяжении при статическом изгибе и ударную вязкость материала.

Способ получения термопластичного полимерного материала, включающий пластикацию нагревом сыпучего термопластичного материала до вязкотекучего состояния, перемещение его под высоким давлением в формующую полость для затвердевания за счет охлаждения, отличающийся тем, что перед пластикацией дополнительно проводят обработку сыпучего термопластичного материала СВЧ излучением мощностью 450-750 Вт в течение 5-7 минут.