Реологические свойства САН и АБС пластиков

| Категория реферата: Рефераты по химии
| Теги реферата: новшество, реферат на тему современные
| Добавил(а) на сайт: Ярощук.

Были измерены толщины экструдатов различных САН при 220°С и для наглядности построен график - зависимость степени разбухания В=Оэкстр./О1ПШИЛЯр от логарифма напряжения (т) (рис.156).

[pic]

Рис. 156. Разбухание экстру дата для образцов САН при 220°С.

Как явственно видно из данного графика - более всего разбухают разветвлённые образцы САН (что говорит о том, что они испытывают сильные высокоэластические деформации, нежели линейные образцы). Также можно заметить, что более сильно разбухающий DBC 745 имеет более высокую молекулярную массу и более широкое ММР, чем DBC 697 (табл. 1), и этот факт сам по себе служит объяснением этого феномена.

2.АБС

Табл 2.1
Образцы АБС |GS 3221.2 |GS 3221.4 |GS 3222.2 |GS 3224.1 |GS 3229.2 |Magnum

3904 |GS 3228.2 |GS 3238.4 |GS 32244.4 | |Степень прививки |0,50 |0,62

|0,51 | |0,59 | |0,67 |0,69 |0,62 | |Мw (САН) |11000 |38000 |172000 |
|66000 |188000 |199000 |154000 |161000 | |Мn (САН) |52000 |42000 |52000 |

|52000 |53000 |64000 |50000 |67000 | |Мw/ Мn |4,06 |3,29 |3,31 | |3,19
|3,55 |3,11 |3,08 |2,40 | |Содержание каучука |16,6 |16,2 |16,8 |17,6 |17,2
| |19,3 |17,0 |18,1 | |Количество > 1нм, % |2 |55 |13 |20 |9 |20 |17 |10

|12 | |
На рисунке 17 приведены кривые течения MGS 3221.2 и Dow Magnum 3904 при
200° С. Подобные кривые были получены для всех остальных образцов. Они типичны для неньютоновских полимеров, вязкость которых уменьшается при увеличении скорости (?) или напряжения (?) сдвига. При напряжениях сдвига ниже lg? = 4,1 [Па] экструдаты имеют неровную поверхность, при больших ? этот эффект исчезает.

[pic]

Рис.17. Кривые течения Dow Magnum 3904 и MGS 3221.2 при 200° С

[pic]

[pic]

[pic]
Рис. 18. Зависимость вязкости от напряжения сдвига при разных температурах для различных образцов (MGS 3221.2, 3221.4, 3222.2, 3224.1, 3229.2, 3228.2,

3238.4, 3244.4 и Dow Magnum 3904).

Графики на рис. 18 (а-и) демонстрируют зависимость вязкости от напряжения сдвига для различных партий АБС при температурах 175° - 250° С. Во всех случаях вязкость убывает с ростом т, т.е. проявляется аномалия вязкости, особенно при lg ? ? 4,0 - 4,5 [Па]. При lg ? < 3,5 - 4,0 [Па] вязкость постепенно приближается к постоянным значениям. Для наглядности на рис. 19 представлены гистограммы вязкости для всех партий АБС при lg?=4,0 [Па].
Видно, что вязкость различных образцов АБС отличается не больше чем в 10 раз. Наименьшей вязкостью обладают MGS 3221.4 и MGS 3224.1, а наибольшей
MGS 3228.2. Вязкость Dow Magnum 3904 при 200° и 225° С занимает четвертое место, а при 250° С - второе (близко к вязкости MGS 3221.2). Это говорит о низком температурном коэффициенте вязкости данной партии. На рисунке 20 приведена зависимость lg? от lg? при 200° С для различных партий АБС. Во многих случаях кривые приблизительно параллельны. Подобная картина наблюдалась и при других температурах. Примечательно, что кривые lg? = f(lg
?) для каждого образца при разных температурах также параллельны (рис.
18).Это означает, что они должны совмещаться при сдвиге вдоль оси вязкости.
В качестве температуры приведения нами была выбрана 200° С. Фактор сдвига lgат=lg(?/?200) должен отражать температурную зависимость вязкости образца.

[pic]

Рис.19. Вязкости АБС-пластиков при различних температурах и log ? = 4.0 [Ра].

[pic]

Рис.20. Зависимость вязкости от напряжения сдвига для АБС- пластиков при 200° С.
Графики на рис.21 (а, б) показывают температурную зависимость вязкости для различных АБС в аррениусовских координатах. Наибольшее отклонение от линейности наблюдается для образца Dow Magnum 3904, вероятно вследствие его более выраженной микроблочной структуры. Если зависимость lg ? = f(l/T) аппроксимировать прямой, то все образцы АБС-пластиков имеют приблизительно одинаковые величины эффективной энергии активации течения - Еа, составляющие 114 - 128 кДж/моль. При расчете энергии активации как
Еа=d(lg?)/2,3R*d(l/T) изменение температуры от 175° до 250° С приводит к снижению Еа от ~ 150 до ~ 90 кДж/моль.
Важной характеристикой для переработчиков является зависимость вязкости от скорости сдвига. Она может быть рассчитана исходя из кривых течения или данных рис.18 согласно формуле ?=?/?. Зависимости ?(?) качественно подобны зависимостям ?(?). Исходя из принципа температурно-временной суперпозиции, эти зависимости могут быть обобщены. Для этого необходимо представить данные в координатах lg (?/ ?0) - lg (?0?), где ?0 – ньютоновская вязкость, как функция температуры. Кривые течения образцов АБС были получены в области ?, отвечающей проявлению аномалии вязкости. Величины ?0 могут быть получены с хорошим приближением путем экстраполяции линейной области зависимости lg ? = f(?) в полулогарифмических координатах к ? = 0. Такая экстраполяция в области низких напряжений (т ~ 4*103 ч 1,5*104 Па) для расплавов АБС правомерна.
Вязкость полимеров очень чувствительна к величине их молекулярной массы и к надмолекулярным элементам их структуры. В частности, величина ньютоновской вязкости пропорциональна М3,5. Кроме того, неньютоновская вязкость зависит от молекулярно массового распределения, степени разветвленности и т.д. В случае таких многофазных материалов, как АБС-пластики, присутствие полибутадиеновой фазы (ее концентрация, размер частиц, степень прививки цепей САН на ее поверхность и т.д.) должно играть важную роль. Однако концентрация полибутадиена в большинстве исследованных образцов АБС приблизительно одинакова. С увеличением Mw вязкость значительно возрастает, и зависимость ? = f(Mw) может быть описана степенной функцией ? ~ (Mw)3,75.
Возможно, такая сильная зависимость по сравнению с обычной определяется повышенным межцепным взаимодействием цепей САН.
Разброс точек на рис. 21 далеко выходит за рамки ошибки эксперимента. Это может быть связано с различием размера частиц полибутадиена и их Dw/Dn.
Другая возможная причина заключается в различие ММР цепей САН (табл. 2.1).
Так, в случае MGS 3221.2 и MGS 3244.4 их вязкости при lg? = 3,5 [Па] практически совпадают, тогда как при lg? = 5,0 [Па] они различаются ~ в 2 раза из-за более высокой аномалии вязкости MGS 3221.2. Этот образец имеет более широкое ММР цепей САН (ММР = 4,06) по сравнению с образцом MGS
3229.2, для которого ММР = 3,1.

[pic]

Рис.21. Вязкость образцов АБС в зависимости от Mw САН при разных температурах и lg т = 4,0 [Па].

Наряду с вязкостью, было изучено разбухание экструдатов ЛБС. Нго характеризовали величиной В = Dэкстр/Dкап, где Dэкстр - диаметр экструдата
АБС, a Dкап - диаметр капилляра. Величина В представляет интерес для переработчиков, поскольку характеризует эластические деформации, возникающие в процессе экструзии.

[pic]