Поливинилхлоридные композиции, модифицированные олигомерными органосилоксанами, для высокоскоростных процессов переработки, страница 24

Зависимость объемных расходовПВХ композиций от содержания ПМС-50 всмазке ПМС/ПВ: Содержание смазки: 1 - 1м.ч., 2 - 2 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 °С, груз 5.5кг)30,0225,020,0115,010,05,00,002040Напряжения сдвига, кПа60Рисунок 62. Зависимость объемного расходаПВХ композиций от напряжений сдвига настенке капилляра: Содержание смазки ПМС50/ПВ 300 (50%/50%): 1 - 1 м.ч., 2 - 2 м.ч..(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 °С)На рисунке 63 приведена зависимость объемного расхода композицийот температуры расплава при различном содержании смазывающей системы.Объемный расход Q·103, см3/с45,0240,035,0130,025,020,0315,010,05,00,0420430440450460Температура расплава, ºK470Рисунок 63. Зависимость объемного расхода ПВХ композиций от температуры расплава.Содержание смазки ПМС-50/ПВ 300 (50%/50%): 1 - 1 м.ч., 2 - 2 м.ч., 3 - 0 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, груз 5,5 кг)172Наблюдаетсяувеличениеэффективностиработысмазкиприуменьшении температуры. Так при температуре 190 ºС (463 ºК) разницаобъѐмных расходов композиций содержащих различное количество смазкиневелика. В тоже время при температуре 150 ºС (423 ºК) введение системысмазок приводит к значительному росту текучести расплавов.

Так, расходрасплава для композиции содержащей 2 м.ч. смазывающей системы притемпературе 150 ºС превосходит тот же показатель для композиции безсмазок на порядок! У тех же композиций этот показатель для температурырасплава 190 ºС равен всего 1,33 раза. Это существенное отличие вповедении системы смазок в пластифицированных композициях, в сравнениис жесткими ПВХ композициями. Оно позволяет уменьшать температурыпереработки при этом, не ухудшая условия течения расплава, не создаваядополнительныенагрузкинаоборудование.Снижаятермическоевоздействие на полимер, мы тем самым получаем возможность уменьшитьнеобходимое количество термостабилизатора, а также уменьшить расходэлектроэнергии и увеличить эффективность процесса охлаждения изделий,таким образом, повышается энергоэффективность производства.На рисунке 64 приведены зависимости объѐмного расхода при течениирасплава композиций от содержания наполнителя (мела) при различномсодержании смазывающей системы.17330,0аОбъемный расход Q·103, см3/сОбъемный расход Q·103, см3/с30,025,020,0215,010,015,0б25,020,0215,010,015,00,00,04060801000102030Количество мела,Количество наполнителя, % об.м.ч.

на 100 м.ч. ПВХРисунок 64. Зависимость объемного расхода ПВХ композиций от наполнения мелом .(а) м.ч. на100 м.ч. ПВХ, (б) % об. 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, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 °С)0Эти20зависимостианалогичныполученнымдляжесткихПВХкомпозиций. Текучесть этих композиций уменьшается с увеличениемколичества наполнителя, что вполне ожидаемо. Однако, даже при высокихстепенях наполнения, в пластикатах, смесь смазок сохраняет свою высокуюэффективность.Для уточнения особенностей механизма действия смесевых смазок впластифицированныхкомпозицияхбылипроведеныэкспериментысизмерением пристенных скоростей скольжения при различных условиях.Результаты представлены на рисунках 65-68.

Ход экспериментальныхкривых указывает на то, что поведение пластифицированных ПВХкомпозиций, содержащих смесь смазок ПМС/ПВ, может быть объяснено спозиций изменения именно скоростей пристенного скольжения, как и вслучае жестких ПВХ композиций. Однако, в дополнительном комментариинуждается зависимость скорости пристенного скольжения от температурырасплава.17412,010,038,06,024,02,0Скорость скольжения, мм/сСкорость скольжения, мм/с12,010,028,06,014,02,010,00,000,511,52Содержание добавки,м.ч. на 100 м.ч. ПВХ2,5Рисунок65.Зависимостьскоростискольжения ПВХ композиций по стенкекапилляра от содержания добавки: 1 - ПМС50, 2 - ПВ 300, 3 - ПМС-50/ПВ300 (50%/50%).(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 ºС, τ = 48кПа)020406080Содержание ПМС-50в смеси смазок, %100Рисунок66.Зависимостьскоростискольжения ПВХ композиций по стенкекапилляра от содержания ПМС-50 в смазкеПМС/ПВ. Содержание смазки: 1 - 1 м.ч., 2 - 2м.ч. (состав базовой композиции 100 м.ч.ПВХ, 3 м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 ºС, τ= 48 кПа)Как указывалось выше, эффективность смазывающей системы впластикатах возрастает при уменьшении температуры. Это можно объяснитьс позиций зависимости скорости пристенного скольжения от температуры.Если сравнить зависимость скорости скольжения от температуры дляжестких и пластифицированных композиций, то можно заметить, что дляжестких композиций скорость скольжения при уменьшении температурырасплава снижается быстрее, чем для пластикатов (рисунок 56 и 67соответственно).

На текучесть композиций влияет как вязкость расплава, таки скорость пристенного скольжения. В случае жестких ПВХ композицийнебольшое изменение вязкости расплава сопровождается значительнымуменьшением скорости пристенного скольжения, что приводит к быстромупадению и объѐмного расхода.17512,012,010,0Скорость скольжения, мм/с14,0Скорость скольжения, мм/с14,028,06,04,0110,08,04,02,00,00,0430440450460Температура расплава, ºK16,02,0420204702040Напряжения сдвига, кПа60Рисунок67.Зависимостьскоростипристенного скольжения ПВХ композиций оттемпературы расплава. Содержание смазкиПМС-50/ПВ 300 (50%/50%): 1 - 1 м.ч.добавки, 2 - 2 м.ч. добавки.(состав базовой композиции 100 м.ч.

ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, τ = 48 кПа)Рисунок68.Зависимостьскоростипристенного скольжения ПВХ композиций отнапряжения сдвига. Содержание смазки ПМС50/ПВ 300 (50%/50%): 1 - 1 м.ч., 2 - 2 м.ч.(состав базовой композиции 100 м.ч. ПВХ, 3м.ч. ТОСС, 50 м.ч. ДОФ, Т = 170 ºС, τ = 48кПа)Вкомпозицийслучаепластифицированныхкомпенсируетсямалым падением скоростипадениепристенноговязкостискольжения.Поэтому, изменение объемного расхода пластифицированных композиций,содержащих смесь смазок, менее заметно, чем у жестких композиций.Далееисследованияпромышленногосостава.былиВпродолженыкачествебазовыхнаПВХкомпозицияхкомпозицийвыбраликомпозиции для изготовления кабельной изоляции, кабельной негорючейизоляции,кабельнойнегорючейвысоконаполненнойизоляции,дляизготовления шлангов и обуви.

Эти композиции перерабатываются какэкструзией, так и литьем под давлением.В состав модифицированных композиций вводили дополнительно1 м.ч. смеси ПМС/ПВ. Состав смеси – 50% масс. ПМС-50, 50% масс. ПВ300.176Составы композиций представлены в таблицах 46, 47. Результатыпредставлены на рисунке 69.Проверка показала, чтоэффективность разработаннойсистемысохраняется в пластикатах промышленного состава. В некоторых случаяхобъемный расход увеличивалсяна порядок, при введении 1 м.ч.смазывающего комплекса! Добавление 1 м.ч.

смазывающей системыПМС/ПВ позволяет достичь, такого объемного расхода, который возможендля композиций не содержащих комплекс при температурах на 10-15 ºСвыше. Эту способность можно использовать для уменьшения температурыпереработки пластикатов, что приводит к экономии энергии. А такжеувеличитьпроизводительностьтемпературы расплава.процессаэкструзиибезповышения177Таблица 47. Составы композиций без системы смазок.ПроцессКомпозицияОбозначениепереработкиПВХ ДОФКабельная55П.1100изоляцияКабельнаянегорючаяП.210050изоляцияЭкструзияКабельнаянегорючаяП.310050высоконаполненнаяизоляцияШланговаяП.410055композицияЛитье под ОбувнаядавлениемкомпозицияП.5100Т-9280ТОСС CaSt2Состав, м.ч.Sb2O3 Al(OH)3ZnBO3StмелЭСМ TiO21021,51--0,3451,51,5-2255050,340---2255050,3100---2----0,3205--20,2---11010-Таблица 48. Составы композиций с системой смазок.ПроцессКомпозицияпереработкиЭкструзияКабельнаяизоляцияКабельнаянегорючаяизоляцияКабельнаянегорючаявысоконаполненнаяизоляцияШланговаякомпозицияЛитье под ОбувнаядавлениемкомпозицияСостав, м.ч.ОбозначениеПВХ ДОФТТОСС CaSt2 Sb2O3 Al(OH)3 ZnBO3 St92П.1м1005510 21,51--0,3 451,51,51П.2м10050-2255050,3 40--1П.3м10050-2255050,3 100 --1П.4м10055-2----0,3 205-1П.5м10080-20,2---110-1мел ЭСМ TiO210Системасмазок17820,0а20,0215,010,015,0Объемный расход Q·104,см3/сОбъемный расход Q·104,см3/с25,015,0210,05,010,00,013020,0130140150160170Температура расплава, ºС140150160170Температура расплава, ºС14,0вОбъемный расход Q·104,см3/сОбъемный расход Q·104,см3/сбг12,015,010,0210,015,028,06,014,02,00,00,0130140150160170Температура расплава, ºСОбъемный расход Q·104,см3/с13020,018,016,014,012,010,08,06,04,02,00,0140150160170Температура расплава, ºСд21130140150160170Температура расплава, ºСРисунок 69.

Зависимость объемных расходов ПВХ композиций от температуры расплава. 1 композиция без системы смазок; 2 - композиция с системой смазок.(а) - кабельная изоляция, (груз - 15,3 кг); (б) - кабельная негорючая изоляция, (груз - 15,3 кг);(в) - кабельная негорючая высоконаполненная изоляция, (груз - 15,3 кг); (г) - композиция дляшлангов, (груз – 6,5 кг); (д) - композиция для подошвы обуви, (груз – 6,5 кг).179Заключение по разделуВрезультатепроведенныхисследованийбылообнаруженозначительное повышение текучести ПВХ композиций и наличие эффектасинергизма при использовании комплексных технологических смазок наоснове тройных смесей различных олигомерных органосилоксанов (ПМС,САГ-14, СГГ-30) с полиэтиленовым воском ПВ-300 и диоктилфталатом вжестких,втомчисленаполненных,ипластифицированныхПВХкомпозициях.Показано, что эффективность системы смазок с олигомернымиорганосилоксанами возрастает при увеличении скоростей, напряженийсдвига и температуры расплава вследствие быстрого роста скоростейпристенного скольжения.Механизм работы этой смесевой системы смазок связан с повышениемскоростей пристенного скольжения расплава.

Высказана гипотеза о том, чтонесовместимые между собой смазки, мигрируя на поверхность расплава,образуют микрогетерогенный смазывающий слой.1805. ВЫВОДЫ.1. Показано, что использование в качестве смазки олигомерногоорганосилоксана САГ-14 с протяженными алкильными (С14) боковымигруппами, более эффективно повышает скорость пристенного скольжениярасплава ПВХ композиций, чем использование олигодиметилсилоксана.2. Введение в наполненные ПВХ композиции 1,0-2,0 м.ч. САГ-14 на 100 м.ч.ПВХ способствует увеличению 1,5-2,5 раза относительного удлинения приразрыве.3. Установлено, что в смесях с ТОСС олигомерный органосилоксановыйгидрид СГГ-30 в количествах 0,5-1,5 м.