Поливинилхлоридные композиции, модифицированные олигомерными органосилоксанами, для высокоскоростных процессов переработки, страница 23

добавки, 2 - 2 м.ч. добавки.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м.ч. ДОФ, Т = 195 ºС, τ = 190 кПа)На рисунке 56 показана зависимость скорости скольжения композицийсодержащих смесь смазок от температуры расплава и напряжения сдвига настенке капилляра.а16,08,07,0212,010,08,016,04,02,0Скорость скольжения, мм/сСкорость скольжения, мм/с14,0б26,05,04,03,02,011,00,00,0450460470Температура расплава, ºK480050100150Напряжения сдвига, кПа200Рисунок 56. Зависимость скорости пристенного скольжения ПВХ композиций от температурырасплава (а) (τ = 190 кПа) и напряжения сдвига на стенке капилляра (б) (Т = 195 ºС).Содержание смазки 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)163Из этих данных следует, что скорость скольжения серьезно увеличиваетсяпри увеличении температуры, и является причиной возрастания текучестирасплавов композиций при больших температурах. Скорость пристенногоскольжения существенно возрастает при увеличении напряжений сдвига (рисунок56 б), что свидетельствует о чувствительности смазывающей системы кмеханическим напряжениям и объясняет изменение объемных расходоврассмотренных ранее.

Такое поведение позволяет утверждать, что приувеличении напряжений сдвига и температуры смазывающий комплекс такженачинает работать эффективнее. Можно предположить, несовместимые междусобой добавки, мигрируя на поверхность расплава, образуют устойчивыйсмазывающий слой с развитой поверхностью раздела фаз и структурой,чувствительной к сдвиговому воздействию (микрогетерогенной слоистостью).При этом пластификатор ускоряет миграцию смазок (ПМС и ПВ-300) насмазываемую поверхность, а также играет роль диспергатора, способствующегоих равномерному распределению.Таким образом, синергизм в поведении композиций с системой смазоксвязан именно с ростом скоростей пристенного скольжения расплава полимера.4.1.1 Рассмотрение эффективностипромышленного составаДляповышенияисследованиявоспроизводимостиэффективностипромышленныхсмесикомпозицияхразработаннойПВХ,былисмазоквполученныхсмазывающейизготовленыкомпозицияхрезультатовисистемывкомпозиции,использующиеся в настоящее время в реальных процессах переработки:экструзия, литье под давлением.Для сравнения эффективности промышленно применяемых смазок иразработанной нами системы ПМС/ПВ, оценивали текучесть расплаваовкомпозиций промышленного состава, модифицированные различными типамисмазок.

Состав смазывающей системы представлен в таблице 43. Составысравниваемых композиций представлены в таблице 44 и 45.164Таблица 43. Состав смазывающей системы.Содержание компонентовСодержание, м.ч.смеси смазок, % масс141141725КомпонентПМС-50ПВ300ДОФРезультаты исследований приведены на рисунке 57. Можно сделать вывод,что эффективность смазывающей системы не уступает по эффективностипромышленно применяемым смазкам.

В случае экструзионных композиций,эффект применения данной системы оказывается небольшим и сравним сэффектом применения обычных смазок. В случае литьевой композиции,наблюдается гораздо большая эффективность предлагаемой смеси, по сравнениюс промышленно применяемыми. Это может быть связанно с меньшимсодержаниеммелавкомпозиции,которыйсущественноуменьшаетэффективность применения комплексной смазки ПМС/ПВ.Также отмечено, что эффективность новой смазывающей системыувеличивается с ростом температурой сильнее, чем у обычных смазок.16560,0аОбъемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/с60,050,0240,030,0120,0110,00,050,0240,030,0120,010,00,018030,0185 190 195 200 205Температура расплава, ºС21018070,0вОбъемный расход Q·104, см3/сОбъемный расход Q·104, см3/сб225,020,0115,010,05,0185 190 195 200 205Температура расплава, ºС210г60,0250,040,030,0120,010,00,00,0180185 190 195 200 205Температура расплава, ºС210180185 190 195 200 205Температура расплава, ºС210Рисунок 57. Зависимость объемного расхода ПВХ композиций от температуры расплава 1 композиция без новой смазки; 2 - композиция с новой смазкой.(а) - трубная композиция для одношнекового экструдера; (б) - трубная композиция длядвухшнекового экструдера; (в) - композиция для сайдинга; (г) - композиция для фитингов.(m = 21,6 кг)166ПроцесспереработкиЭкструзияКомпозицияОбозначениеТрубная, дляодношнековогоэкструдераТрубная, длядвухшнековогоэкструдераДля сайдингаЛитье под Композициядавлениемдля фитинговПроцесспереработкиЭкструзияКомпозицияТрубная, дляодношнековогоэкструдераТрубная, длядвухшнековогоэкструдераДля сайдингаЛитье под Композициядавлениемдля фитинговПВХ ТОСС СaSt2Таблица 44.

Составы промышленных композиций.Состав, м.ч.АкриловыйОксидМодификаторПВ ОПВ мелмодификатортитанаударопрочностипереработкиЖ.110021,50,90,12012Ж.210020,81,20,22012Ж.310021,41,1350,50,75Ж.410021,51,5510,54Таблица 45. Составы промышленных композиций с системой смазок.Состав, м.ч.АкриловыйОбозначениеСмазывающийОксидМодификаторПВХ ТОССмелмодификаторкомплекститанаударопрочностипереработкиЖ.1м10022,52012Ж.2м10022,22012Ж.3м10022,5350,50,75Ж.4м10023510,541674.2 Жесткие ПВХ композиции, модифицированные олигомернымиорганосилоксанами САГ-14 и СГГ-30 совместно с полиэтиленовымвоском и диоктилфталатомКак было показано в разделе 4.1, ПМС и ПВ300 в присутствии ДОФпроявляют эффект синергизма. Было бы интересно исследовать аналогичныесмеси органосилоксана САГ-14 с ПВ300 в присутствии ДОФ. Для этогоиспользовали базовые композиции, состав которых представлен в таблице46.Таблица 46. Базовая композиция для исследованияэффекта синергизма смеси САГ-14/ПВ300КомпонентСодержание, м.ч.ПВХ100ТОСС3ДОФ5В состав композиции вводили различное количество смазывающихдобавок.

Результаты измерений объемных расходов и скоростей пристенногоскольжения представлены на рисунке 58.60,0350,0140,0230,020,010,0б8,0аСкорость скольжения, мм/сОбъемный расход Q·104, см3/с70,037,06,015,024,03,02,01,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХ2,50,000,511,52Содержание смазки,м.ч. на 100 м.ч.

ПВХ2,5Рисунок 58. Зависимость объемного расхода (а) и скорости пристенного скольжения (б) ПВХкомпозиций от содержания добавок: 1 - САГ-14, 2 - ПВ 300, 3 - САГ-14/ПВ 300 (50%/50%).(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м. ч. ДОФ, Т = 195 °С, τ = 190 кПа)168Изпредставленныхзависимостейследует,чтоолигомерныйорганосилоксан с протяженными боковыми алкильными радикалам являетсяболее эффективной смазкой, чем полиэтиленовый воск.

При совмещенииорганосилоксана САГ-14 с полиэтиленовым воском также есть эффектсинергизма.Измерения скоростей пристенного скольжения, представленных вышекомпозиций (рисунок 58 б) показали, что скорость скольжения композиций сПВ300 меньше скоростей скольжения композиций с органосилоксаном САГ14, а смесь полиэтиленового воска с САГ-14 дает наибольшую скоростьскольжения. Такое поведение подобно описанному выше для смесей с ПМС.Несколько иное поведение демонстрирует система смазок на основеорганосилоксанаСГГ-30.Результатыпроведенныхэкспериментовпредставлены на рисунке 59. Наблюдается уже знакомая картина, досодержания 1,5 м.ч. гидрида объемный расход композиций с гидридомоказывается меньше этого показателя для композиции без него.При концентрации 1,5 м.ч. и выше смазывающих компонентовПВ300/СГГ-30 имеется увеличение эффективности работы системы посравнению с композицией содержащей только гидрид.

При этом содержанииСГГ-30 имеется некоторый избыток гидрида в системе, который не успеваетпривиться к ПВХ и синергически взаимодействует с ПВ300 и ДОФ. Такимобразом, органосилоксановому гидриду СГГ-30 также свойственно проявлятьсинергизм с ПВ300 и ДОФ.

Данный эффект связан со скольжением впристенной области расплава, о чем свидетельствуют данные рисунка 59 б.Таким образом, олигомерный органосилоксановый гидрид также способенпроявлять синергические свойства в смеси с ПВ300 и ДОФ, однакотребуются его более высокие концентрации, что связанно с химическимипроцессами, протекающими с его участием.169а30,0325,020,015,0110,0б8,0Скорость скольжения, мм/сОбъемный расход Q·104, см3/с35,05,07,036,05,04,03,022,011,00,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХ2,500,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч.

ПВХ2,5Рисунок 59. Зависимость объемного расхода (а) и скорости пристенного скольжения (б) ПВХкомпозиций от содержания смазывающей добавки: 1 - СГГ-30, 2 – ПВ-300, 3 – СГГ-30/ПВ 300(50%/50%). (состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 5 м. ч. ДОФ, Т = 190 °С,m = 21,6 кг, τ = 190 кПа)4.3 Пластифицированные ПВХ композиции,смесями ПМС с полиэтиленовым воскоммодифицированныеТак как синергизм смеси олигодиметилсилоксанов и полиэтиленовоговоска в жестких ПВХ композициях проявляется лишь в присутствиипластификатора, можно предположить, что в пластикатах ПВХ, с большимсодержанием ДОФ, должен наблюдаться похожий эффект.

Результатыизмерения текучести расплавов пластикатов представлены на рисунке 60.Полиэтиленовый воск и олигодиметилсилоксан отдельно практическине влияют на увеличение текучести расплава пластикатов, однако резкоеувеличениеобъемногорасходанаблюдаетсяприсовмещенииполиэтиленового воска с олигодиметилсилоксаном. Эффект ещѐ болеевыражен, чем у жестких композиций.170Объемный расход Q·103, см3/с30,0325,020,015,0210,05,010,000,511,522,5Содержание добавки,м.ч.

на 100 м.ч. ПВХРисунок 60. Зависимость объемного расхода ПВХ композиций от содержания добавок: 1 ПМС-50, 2 - ПВ 300, 3 - ПМС-50/ПВ 300 (50%/50%).(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 50 м. ч. ДОФ, Т = 170 °С, груз 5,5 кг)Далее было изучено влияние состава смазывающей системы ивеличины напряжения сдвига на эффективность действия смазки. Результатыпредставлены на рисунках 61 и 62. Состав смеси смазок, как следует изрисунка 61, влияет на эффективность еѐ действия.

По сравнению саналогичной зависимостью для жестких композиций, нет четко выраженогоплато, на котором наблюдается синергизм. Вместо него присутствуетплавное изменение объѐмных расходов течения расплава в широкой областисоставов смазывающего комплекса. Это связанно, по всей видимости, сбольшим содержанием пластификатора.Зависимость объемного расхода от напряжения сдвига (рисунок 62)сходна с такой же зависимостью для жестких ПВХ композиций, норасположена в области более низких напряжений, что связанно с болеенизкой вязкостью расплава пластифицированных композиций.17135,025,0Объемный расход Q·103, см3/сОбъемный расход Q·103, см3/с30,0220,015,010,015,00,0020406080100Содержание ПМС-50 в смазывающейдобавке, %Рисунок 61.