Поливинилхлоридные композиции, модифицированные олигомерными органосилоксанами, для высокоскоростных процессов переработки, страница 22

Также можно сделать вывод о том,что ДОФ принимает активное участие в работе смазывающей системы. Изпредставленных результатов видно, что заметный эффект синергизма можнонаблюдать при концентрации ДОФ 3-5 м.ч. на 100 м.ч. ПВХ (рисунок 47 б, в).15635,0а3,5Объемный расход Q·104, см3/с24,033,012,52,01,51,00,50,0б330,025,020,0215,010,015,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХ2,580,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч.

ПВХ2,5в70,0Объемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/с4,5360,050,040,0230,020,0110,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХ2,5Рисунок 47. Зависимость объемных расходов ПВХ композиций от содержания добавок: 1 ПМС-50, 2 - ПВ 300, 3 - ПМС-50/ПВ 300 (50%/50%).Содержание ДОФ:(а) 1 м. ч., (б) 3 м. ч., (в) 5 м. ч.(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, Т = 195 °С, m = 21,6 кг)Дляболеенагляднойиллюстрациисказанноговыше,приведенызависимости объемных расходов расплавов ПВХ композиций от содержания ДОФв композиции при различных содержаниях смеси смазок в системе (рисунки 48 и49, соотношение ПМС-50/ПВ300 = 1/1).15780,04Объемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/с70,060,050,040,0330,020,0210,010,070,0360,050,040,030,0220,010,010,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч.

ПВХ2,5Рисунок 48. Зависимость объемного расходаПВХ композиций от содержания смеси смазокПМС/ПВ. Содержание ДОФ: 1 - 0 м.ч., 2 - 1м.ч., 3 - 3 м.ч., 4 - 5 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3м.ч. ТОСС, состав смеси ПМС-50/ПВ 300(50%/50%), Т = 195 °С, m = 21,6 кг)012345Содержание ДОФ,м.ч. на 100 м.ч. ПВХРисунок 49. Зависимость объемного расходаПВХ композиций от содержания ДОФ:Содержание смеси смазок ПМС/ПВ: 1 - 0 м.ч.,2 - 1 м.ч., 3 - 2 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3м.ч.

ТОСС, состав смеси ПМС-50/ПВ 300(50%/50%), Т = 195 °С, m = 21,6 кг)На рисунке 49 отчетливо проявляется «усиливающее» влияние увеличениясодержания ДОФ на эффективность применения смеси ПМС-50/ПВ300.Для оценки влияния химической природы пластификатора, было проведеноисследованиежесткихПВХ6композиций,содержащихразличныепластификаторы. Были выбраны следующие соединения: диоктилфталат (ДОФ),дибутилфталат (ДБФ), диоктилсебацинат (ДОС), триоктилтримеллитат (ТОТМ),Оксаль Т-92.

Результаты измерения объемных расходов представлены на рисунке50. Отчетливо видно, что все пластификаторы (кроме Т-92) одинаково влияют наактивность смазывающей системы (с учетом погрешности измерения). Можносделать вывод о том, что роль природы пластификатора в явлении синергизма нетак важна, как сам факт наличия пластификатора. Далее исследованияпроводились с композициями, содержащими ДОФ.158На следующем этапе было изучено влияние соотношения компонентовПМС-50/ПВ300 в смазывающей системе, на проявление эффекта синергизма.

Дляэтого было проведено измерение объемных расходов расплавов ПВХ композиций,содержащих различное соотношение ПМС-50/ПВ300. Результаты представленына рисунке 51.80,080,0470,02160,050,0Объемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/с90,0340,030,0520,010,070,060,0250,040,030,020,0110,00,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч.

на 100 м.ч. ПВХ2,5Рисунок 50. Зависимость объемных расходовПВХ композиций от содержания смеси смазокПМС/ПВ. Пластификаторы: 1 - ДОФ, 2 - ДБФ,3 - ДОС, 4 - ТОТМ, 5 - Т-92(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3м.ч. ТОСС, состав смеси смазок ПМС-50/ПВ300 (50%/50%), количество пластификатора 5 м.ч. Т = 195 °С, m = 21,6 кг)Видно,соотношениичтонаибольшийПМС-50/ПВ300020406080Содержание ПМС-50в смазывающей системе, %Рисунок 51. Зависимость объемных расходовПВХ композиций от содержания ПМС-50 всмазывающей системе: 1 - 1 м.ч., 2 - 2 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 5 м.ч. ДОФ, Т = 195 °С, m = 21,6кг)синергический=10050%/50%.эффектЭтонаблюдаетсясоотношениепринаиболееэффективно, и его можно считать оптимальным.Далее было исследовано влияние температуры и напряжений сдвига настенке капилляра на объемный расход расплава (рисунок 52). При увеличениитемпературы текучесть композиций, содержащей смесь смазок увеличиваетсябыстрее, чем композиций, содержащих только полиэтиленовый воск. Так, еслиобъемные расходы композиций со смесью смазок и композиций с ПВ300, при159температурах ниже 190 ºС (463 ºК), практически идентичны, то при температурахвыше 205 ºС (478 ºК), характерной для высокоскоростных процессов переработки,наблюдается существенно большая текучесть композиций со смесью смазок.Увеличение эффективности смазывания при увеличении температуры может бытьсвязано с увеличением подвижности компонентов.

Смесь смазок может активноповлиять на саморазогрев расплава по схеме: возникновение локальныхперегревов → повышение температуры →увеличение активности смазки →уменьшение сдвиговых напряжений. Смазка на основе смеси ПМС/ПВ будетповышать свою активность в локальных областях перегрева.Далее было рассмотрено поведение расплавов жестких ПВХ композиций сосмесью смазок при различных напряжениях сдвига. Из приведенных на рисунке52 б данных, видно, что при увеличении напряжений сдвига эффективностьсмазывающего комплекса возрастает.

Эти результаты сходны по характеру стемпературной зависимостью. Это позволяет утверждать, что при увеличенииаб18,0225,020,015,0410,015,03Объемный расход Q·103, см3/сОбъемый расход Q·103, см3/с30,016,0214,012,010,048,036,04,012,00,00,0450460470Температура расплава, ºK480050100150Напряжения сдвига, кПа200Рисунок 52. Зависимость объемных расходов ПВХ композиций от температуры расплава (а) (τ= 190 кПа) и напряжения сдвига на стенке капилляра (б) (Т = 195 ºС).

Содержание смазок: 1 - 1м.ч. добавки, 2 - 2 м.ч. добавки, 3 - 1 м.ч. ПВ300, 4 - 2 м.ч. ПВ300.Сплошной линией отмечены данные для смесевой добавки (ПМС-50/ПВ 300=50%/50%),штриховой линией отмечены данные для композиции содержащей только ПВ 300.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м.ч. ДОФ, m = 21,6 кг)160напряжений сдвига и температур смазывающий комплекс также начинаетработать эффективнее.Таким образом, смесь смазок может активно влиять на процессыпереработки ПВХ. Изменяя свою эффективность в локальных зонах снаибольшими нагрузками на расплав, она позволяет уменьшить местныеперегревы. Уменьшая местные перегревы, мы увеличиваем термическуюстабильность полимера и тем самым уменьшаем количество необходимоготермостабилизатора.На следующем этапе было исследовано влияние смазывающей системы натечение расплавов наполненных жестких ПВХ композиций.

В качественаполнителя использовали мел без поверхностной обработки. Результатыпредставлены на рисунке 53.18,0а16,0Объемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/с18,014,012,0210,08,06,04,012,0б16,014,012,0210,08,06,014,02,00,0020406080Количество мела,м.ч.

на 100 м.ч. ПВХ1000,00510152025Количество мела, % об.30Рисунок 53. Изменение объемных расходов ПВХ композиций в зависимости от наполнениямелом. (а) м.ч. на 100 м.ч. ПВХ, (б) % об.Содержание смазывающей системы (ПМС-50/ПВ 300=50%/50%): 1 - 1 м.ч., 2 - 2 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м.ч.

ДОФ, Т = 195 °С, m = 21,6 кг)При увеличении содержания мела эффективность смазывающей системыснижается.Присодержаниимелапорядка15%об.(~40м.ч.)его161работоспособность невелика. Однако, при обычно используемых степеняхнаполнения (до 15 % об.) смесевая смазка эффективна.Можно предположить, что основной причиной повышенной эффективностисмесевых добавок является увеличение скорости пристенного скольжениярасплава. На рисунке54 показаны зависимости пристенныхскоростейскольжения расплавов от содержания смазывающих добавок. Видно, чтокомпозиции со смесью смазок ПМС/ПВ показывают более высокие скоростискольжения, чем композиции содержащие отдельно ПВ300 или ПМС-50.

Этоприводит к резкому увеличению объемного расхода расплава. Таким образом,механизм работы смазывающей системы сводится к уменьшению трения наповерхности металл-полимер и проскальзыванию расплава по стенке капилляра,т.е. он действует как высокоэффективная внешняя смазка.Скорость скольжения, мм/с8,07,036,05,024,03,02,011,00,000,511,522,5Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХРисунок 54. Зависимость скорости скольжения ПВХ композиций по стенке капилляра отсодержания смазывающей добавки: 1 - ПМС-50, 2 - ПВ 300, 3 - ПМС-50/ПВ 300 (50%/50%).(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м.ч. ДОФ, Т = 195 ºС, τ = 190 кПа)На рисунке 55 приведены результаты исследования скоростей скольжениякомпозиций, содержащих систему смазок с различным соотношением ПМС50/ПВ300. Полученные зависимости аналогичны данным, представленным нарисунке 51. Как видно, оптимальным соотношением компонент ПМС-50/ПВ300является соотношение близкое к 50%/50% масс.1628,0Скорость скольжения, мм/с7,06,025,04,03,02,011,00,0020406080100Содержание ПМС-50 в смазывающейсистеме, %Рисунок 55. Зависимость скорости скольжения ПВХ композиций по стенке капилляра отсодержания ПМС-50 в смазывающей системе: 1 - 1 м.ч.