124676 (Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением), страница 2

С 1996 года объединение активно сотрудничает с Гомельским институтом металлополимерных систем Национальной Академии наук РБ. За это время освоен выпуск новых марок композиционных материалов, которые широко используются для изготовления литьем под давлением различных изделий и деталей конструкционного и электроизоляционного назначения в машиностроений, электротехнике, приборостроении, работающих в условиях повышенных механических нагрузок, высокой влажности и пониженных температур:

— Этамид ЭА-2Л-2 - сплав ПА-6 с полиэтиленом, получаемый методом реакционного компаундирования. Характеризуется повышенной ударной вязкостью с надрезом (не менее 15 кДж/м²), хорошим качеством поверхности. — Пропамид-3 - сплав ПА-6 с полипропиленом, получаемый методом реакционного компаундирования. Характеризуется низким водопоглощением; — ПА6-С1 - трудногорючая марка (класс огнестойкости ПВ-0);

— ПА6-С2 - стеклонаполненная трудногорючая марка (класс огнестойкости ПВ-2).

В 2000 году предприятие, опираясь на собственный научно-технический и производственный потенциал и модернизировав имевшееся оборудование, расширило ассортимент производимых марок композиционных материалов, выпускаемых крупнотоннажно:

1. Литьевая марка Гроднамид ПА6-Л-211/311. Содержи модифицирующие добавки, улучшающие литьевые характеристики: качество поверхности литьевых изделий, заполнение пресс-форм и облегчение выемки готовых изделий из пресс-форм. Может использоваться в качестве базового полимера для последующего армирования стекловолокном, углеродным волокном, минеральными и другими наполнителями. Выпускается также в термосветостабилизированном варианте (с индексом "Т").

2. Группа антифрикционных марок Гроднамид ПА6- ЛТА, ПА6-ЛТА-СВ5, ЛТА-СВ30. Преимущества в эксплуатации: пониженный коэффициент трения, высокая износостойкость, улучшенный внешний (декоративный) вид. Учитывая особенности данного материала, существует возможность применять его при изготовлений деталей, работающих в узлах трения без смазки или при ее ограничении (сепараторы подшипников, бегунки кольцекрутильных машин, некоторые детали нитепроводящей гарнитуры, используемой в текстильной промышленности, мебельная фурнитура и др.).

3. Ударопрочная марка «Гроднамцд ПА6-Л-У1» - отличается показателем высокой ударной вязкости с острым надрезом (24-25 кДж/м²), эластичностью, упругостью, стойкостью к растрескиванию и короблению при перепадах температуры и влажности, пониженным водопоглощением, улучшенным качеством поверхности, сопоставимой с АБСпластиками.

4. Группа стеклонаполненных композитов с пониженным водопоглощением, морозостойкостью и высокой электрической прочностью:

Гроднамид ПА6-ЛТ-СВ30В - имеет гигиеническое удостоверение на контакт с питьевой водой;

Гроднамид ПА6-ЛТ-СВ30В-1 - окрашенный в черный цвет;

Гроднамид ПА6-ЛТ-СВ30В-2 - высокоударопрочный (ударная вязкость по Шарпи с надрезом 20-25 кДж/м²), морозостойкий (до минус 60°С).

5. Минералонаполненные полимерные композиций:

Гроднамид ПА6-ТМ20, Гроднамид IIА6-КМ20, КМ30 представляют собой полиамид-6, усиленный минеральными наполнителями с дисперсностью 1-3 мкм. (ТМ - тальком, КМ - каолином). Характеризуются изотропностью механических свойств по всем направлениям, повышенной деформационной теплостойкостью, стабильностью размеров литьевых изделий, низким короблением и усадкой, декоративным внешним видом. При переработке обеспечивают низкий износ литьевых машин и оснастки. Материалы типа КМ дополнительно отличаются повышенной стойкостью к ударным и знакопеременным нагрузкам, в том числе при низких температурах, благодаря специальной адгезионной обработке минерального наполнителя. В 2001 году разработаны и проходят испытания у потребителей следующие перспективные марки композиционных материалов:

Высокоударопрочная морозостойкая марка “Гроднамид ПА6-Л-У2” характеризуется показателем ударной вязкости по Шарпи с острым надрезом 40-45 кДж/м², морозостойкостью до минус 60ºС, пониженным водопоглощением и повышенной стойкостью к ультрафиолетовому облучению.

Экструзионые марки "Гроднамид ПА6-Э1, Гроднамид ПА6-Э2" характеризуются повышенной вязкостью и прочностью расплава при низких скоростях сдвига, что позволяет использовать их для изготовления изделий методом экструзии, в т.ч. коэксной (Э1) или с раздувом (Э2). По вязкости расплава ПА6-Э1 эквивалентен ПА 6 с относительной вязкостью 4,5; ПА6-Э2 - 6,0. Кроме того, материалы отличаются очень высокой ударной вязкостью с надрезом (30-45 кДж/м²), высокими барьерными свойствами (низкой бензомаслопроницаемостью).

В 2001 году объединение закупило и ввело в эксплуатацию мультипроцессную установку компаундирования фирмы “Берсторфф” производительностью до 600 кг/ч.

Таким образом, в настоящее время объединение располагает мощностями по выпуску базовых марок полиамида-6 до 600 т/мес и полимерных композиционных материалов до 720 т/мес.

На предприятии проводилось и проводится целенаправленная работа по повышению качества и конкурентоспособности производимой продукции.

В условиях рыночной экономики и усиления конкуренции КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ стало философией предприятия неотъемлемым условием успеха в финансово- хозяйственной деятельности.

Понимая необходимость применения прогрессивных методов управления качеством, предприятие с 1998 года активизировало деятельность по разработке и внедрению СИСТЕМЫ КАЧЕСТВА в соответствии с требованиями Международных стандартов (МС) ИСО серии 9000. В декабре 2000 года система качества предприятия успешно прошла сертификацию на соответствие требованиям стандарта МС ИСО 9001-94., притом в двух системах:

— Российского Морского Регистра Судоходства. г. Санкт-Петербург

—ГОСТ Р.

Стабильность качества выпускаемой продукции обеспечивается эффективным функционированием системы качества, применением прогрессивных технологий, хорошей организацией производства, стабильной работой оборудования, высокой квалификацией персонала.

Надмолекулярно - топологическая структурная организация аморфно-кристаллических полимеров оказывает существенное влияние, как на когезионную [4], так и на адгезионную прочность при использовании их в качестве термопластичной матрицы в армированных композитах [5-7] или клеевой прослойки. При этом важными параметрами структуры являются: соотношение весовых долей аморфной и кристаллической фракций (блоков), степень упаковки аморфных блоков (величина свободного объёма), размер и количество кристаллитов, играющих роль физических узлов псевдосетчатой структуры аморфного блока. Эти параметры структуры полимера определяют количество проходных цепей, несущих механическую нагрузку, молекулярную подвижность локального и сегментального типов, величину энергии, диссипируемой при механическом нагружении и, соответственно, прочностные свойства аморфно-кристаллических термопластов.

Одним из наиболее эффективных при исследовании надмолекулярно-топологического строения аморфно-кристаллических полимеров является метод термомеханической спектроскопии (ТМС). С помощью этой методики уже исследовалась структура ПА-6 после различного рода воздействий на его расплав как в присутствии некоторых полиолефинов и наноразмерных примесей, так и без них. Так, в работе при исследовании молекулярно-топологического строения ПА-6 марки Таrnamid Т-27 (Польша) методом ТМС была установлена аморфно-кристаллическая структура псевдосетчатого строения с весовой долей аморфной фазы φа = 0.1 Межузловые цепи аморфного блока имели молекулярную массу Мсn= 28500, Мсw =40800 и К = 1.43. Размораживание сегментальной подвижности в них начиналось при Тс = -55°С Было обнаружено, что уже однократный прогон расплава полиамида через экструдер в два раза снижал степень его кристалличности и существенно повышал подвижность межузловых цепей псевдосетки аморфного блока (Тс =-64°С) при заметном снижении их молекулярной массы. Существенное влияние на молекулярно-топологическое строение охлажденного расплава при переработке ПА-6 оказывал и тип смесителя. Так, установка после шнека статического смесителя фильерного типа практически полностью гомогенизировала структуру полимера, доводя ее до аморфного состояния. При этом в полиамиде полностью исчезала кристаллическая фаза, трансформируемая в кластерный блок - полиассоциативную структуру со степенью упаковки цепей промежуточной между кристаллическим и чисто аморфным состояниями. В процессе смешения в таком смесителе в зависимости от количества прогонов через него расплава полиамида наблюдали также увеличение его молекулярной массы - свидетельство протекания в нем при смещении механо-химических превращений.

Таким образом, ПА-6, как и многим другим кристаллизующимся термопластам, присущ полиморфизм - в зависимости от тепловых условий охлаждения, наличия нуклеаторов кристаллизации, пластификаторов, воздействия на охлаждающийся расплав механического напряжения, электрического поля и других факторов могут создаваться условия для формирования структур от аморфной до аморфнокристаллической с различной степенью кристалличности, плотности упаковки и совершенства кристаллов.

Влияние наноразмерных примесей и одновременного механического воздействия на молекулярно-топологическое строение и изотропно-анизотропные превращения топологической структуры ПА-6 исследовалось в работах. Причем, в них впервые использовали метод ТМС для оценки не только молекулярно-топологического строения ПА-6, но и степени анизотропии его топологической структуры после одноосного механического воздействия.

Целью работы[8] явилось исследование взаимосвязи надмолекулярно-топологической структуры и степени её анизотропии с физико -механическими свойствами термопласта ПА-6, подвергнутого радиационной модификации в области малых доз радиации (до 5.5 Мрад).

Рис. 1. Физико-механические свойства полиамида

На рис.1 приведены результаты исследований зависимости прочностных характеристик: разрывной прочности при растяжении (σр ) - кривая 1, разрывной деформации (εр ) - кривая 2, модуль Юнга (Ер) - кривая 3 и величины удельной ударной вязкости (ауд) от дозы облучения (D). Как видно из рисунка 1, значения σр, εр и ауд проходят через максимум в районе доз радиации 1-2 Мрад, в то время как значения Ер в пределах разброса практически не менялись.

Неизменный характер модуля упругости при варьировании дозы радиации позволяет заключить, что наблюдаемый при этом рост прочности обусловлен действием диссипативного и структурного факторов. Можно априорно предположить, что кристаллиты в аморфно-кристаллическом полимере могут играть двоякую роль: выступать в качестве узлов физической сшивки и, одновременно, в качестве эффективных диссипативных центров, повышающих прочностные свойства полимеров. Но с другой стороны кристаллиты могут выступать в качестве структурных критических дефектов - концентраторов внутренних напряжений. Чем больше размер кристаллита и чем больше разница в плотностях упаковки кристаллита и прилегающих аморфных участков, тем больше перенапряжены проходные цепи, воспринимающие внешнюю механическую нагрузку и тем быстрее достигается критическое напряжение разрушения. В результате исследования обнаружено, что прочностные характеристики ПА-6 при растяжении и ударе в зависимости от дозы радиации проходят через максимум в области 1-2 Мрад

Показано, что топологическая структура необлученного ПА-6 имеет аморфно-кристаллическое строение с содержанием аморфного блока и трех кристаллических модификаций с различной температурой и скоростью плавления. Обнаружено, что уже при формировании исходных образцов полимера методом одноосного литья пол давлением в нем формируется высоко анизотропная топологическая структура, в которой кристаллиты в основном ориентированы в плоскости, соосной с вектором направленности литьевого потока расплава подиамида.

Обнаружено, что радиолиз ПА-6 в пределах дозы облучения до 5.5 Мрад приводит к интенсивному межблочному массообмену с изменением как топологической структуры полиамида, так и его молекулярно-релаксационных характеристик.

Установлено, что изменения молекулярно-релаксационных характеристик в топологических блоках ПА-6 носят экстремальный характер. Экстремальная доза облучения во всех случаях приходилась на область 1-2 Мрад. При этих же дозах модекулярно-топологическая структура полиамида достигла максимальной степени изотропности. Обнаружено, что максимальный уровень физико-механических свойств, достигаемый полимером в этой же области доз, коррелируется с наблюдаемым экстремальным торможением молекулярной подвижности в аморфном и кристаллическом блоках. Это может означать, что при малых дозах радиации достигается оптимальные параметры: содержание, размер кристаллитов и их распределение по объему и ориентация, что приводит к росту диссипативяых свойств (вязкости разрушения), к снижению размеров структурных дефектов и, соответственно, росту прочностных свойств аморфно - кристаллического полимера.

Полученные данные позволяют использовать радиационное облучение малыми дозами как метод структурной модификации и физического кондициовирования аморфнокристаллических полимеров в уже готовом изделии.