Диссертация (1090114), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

Следовательно,конструкционные решения требуют оптимизационного подхода и целевоговыбора смесительного оборудования.С уменьшением числа оборотов шнека параметр OC при смешениивозрастает, что способствует пластикации, однако при этом увеличивается времянахожденияматериалавнагревательномцилиндреиснижаетсяпроизводительность процесса экструзии.Одним из способов повышения производительности двухшнековогоэкструдера является увеличение длины его шнека.

Одной из основныххарактеристикэкструдераявляетсяотношениеСовременныеLd / D .двухшнековые экструдеры с цилиндрическими шнеками имеют эффективнуюдлину шнеков от 18 до 28 D , а в последние годы предлагаются конструкции с 32 Dи наблюдается тенденция к их дальнейшему увеличению до 40-42D.В этом случае, более высокую производительность получают за счетувеличенияколичестваодномоментнопластицируемогоматериалаприсохранении времени пребывания материала в экструдере.Время пребывания материала ( t ) в двухшнековом экструдере для оценкивремени смешения и пластикации можно определить по формуле:t  Ld /(DNtg )Оценка обобщенной деформации сдвига, которой подвергается расплавПКМ в двухшнековом экструдере с D = 20 мм и отношением L/D= 40 показывает,256что значение OC находится в пределах более ~ 1000 ед. Это значение находитсядостаточно близко к значению величины обобщенной деформации сдвига(~ 1300), при котором качество смеси, оцениваемое по коэффициентунеоднородности, стабилизируется.Таким образом, проблема смешения и выбора смесительного оборудованияявляетсякомплексной,включающейвыборконструкциикомпаундера(экструдера), состава ДНПКМ и дисперсности наполнителя, оптимизацию режимапереработки,обеспечивающегопроцесссмешения,диспергированияиравномерного распределения наполнителя, который всегда по времени долженбыть меньше времени термостабильности полимерной матрицы.4.3 Исследование гетерогенной гетерофазной структуры, комплекса свойствДНПКМ и разработка технологии получения светопреобразующих исветорассеивающихполимерныхматериаловиизделийнаосновеполикарбоната с оптически активными наполнителями и целевымидобавками4.3.1 Объекты и методы исследования, технология получения ДНПКМВ качестве полимерной матрицы для создания ДНПКМ использовалиполикарбонат марки Makrolon фирмы «Байер» (Германия) и поликарбонат маркиРС производства ПАО «Казаньоргсинтез» (Россия) с разной молекулярной массойи показателем текучести расплава равным 10, 20 и 60 г/10мин, характеристикикоторого приведены в таблицах 4.5 – 4.7.В работе исследовали влияние молекулярной массы (от 17000 до 38000) итекучести расплава ПК (от 10 до 60 г/10 мин) на светотехнические и прочностныехарактеристикилюминесцентногоисветорассеивающегополимерногокомпозиционного материала (таблица 4.6).Для ПК разных марок с увеличением ММ и ПТР освещенность возрастает с230 до 340 лк, а ударная вязкость снижается с 19 до 8 кДж/м2.257Таблица 4.5 - Характеристики поликарбоната марки Makrolon фирмы «Байер»(Германия)Makrolon фирмы «Байер»(Германия)ХарактеристикаПК1ПК2ПК3Молекулярная масса Мw380002800017000Температура стеклования, оССтепень кристалличности, %Плотность, г/см3Показатель преломленияКоэффициент светопропускания при λ от 450 до 800 нм, %Показатель текучести расплава (ПТР) при Т = 280 °С,нагрузке 2,16 кг, г/10 минПредел текучести при растяжении, МпаПрочность при растяжении, МПаПрочность при изгибе, МПаМодуль упругости при растяжении, МпаОтносительное удлинение при разрыве, %Усадка при литье, %Ударная вязкость, кДж/м2Освещенность, лк149<51,241,5887 - 89149<51,21,5887 – 89148<51,21,5884 - 891020606568852800>500,5-0,7192306366852800>500,5-0,7163106065802500>500,5-0,78340Таблица 4.6 - Молекулярно-массовые характеристики поликарбонатаПоказательМарка ПКРС-007U Macrolon 3117РС-007Среднечисленная молекулярная масса Mn13344134188601Средневесовая молекулярная масса Mw2832028866283522,122,153,29473374725247771Индекс полидиспесности Mw/MnMzТаблица 4.7 - Физико-механические свойства поликарбоната отечественныхмарок и Makrolon 3117Марка ПКРС- 007РС 007 UMakrolon 3117Прочностные характеристикипри растяжении (ГОСТ 11262)σт, МПаσр, МПаεр(50), %Ударная вязкостьпо Изоду (ГОСТ19109) , кДж/м26163,1862,861,765,9365,396105,8109747777Коэффициентсветопропускания, %(толщинаобразца 2 мм)909288Установлено, что оптимальным сочетанием оптических характеристик ифизико-механических обладает ПК2 с ПТР = 20 г/10 мин (ММ = 28000), причем у258него ударная вязкость в 2 раза выше, чем у ПК1 с ПТР 60 г/10 мин, аосвещенность на 30 % выше, чем для ПК3 с ПТР = 10 г/10мин.Содержание кристаллической фазы в ПК не превышает ~ 5%, однакосодержание ассоциатов и гетерогенность аморфная структуры ПК будет зависетьот молекулярной массы полимера, что может оказывать влияние на оптическиехарактеристики.Поликарбонат характеризуется определенным спектром светопропускания взависимости от длины волны λ: интегральное светопропускание в видимомдиапазоне λ = 400-800 нм составляет ~ 89%.Таблица 4.8 - Светопропускание поликарбоната с ПТР равным 10 г/10 мин, 20 и60 г/10 мин в диапазоне длин волн 360-700 нмСветопропускание (%) при длине волны, нмПКПК1 с ПТР = 10 г/10 минПК2 с ПТР = 20 г/10 минПК3 с ПТР = 60 г/10 мин360 400 420 440 460 480 500 560 600 70078 84 84 85 87 88 89 89 89 8978 86 87 88 88 89 89 89 89 8977 85 84 89 89 89 89 89 89 89Полученные данные для ПК с разной ММ показали, что интегральноесветопропускание ПК1 с ММ 17000 (ПТР = 60 г/10 мин) и ММ 28000 (ПТР 20 г/10мин) в области длин волн λ = 400 – 700 нм практически не изменяется исоставляет ~ 84-89% (таблица 4.8).Высокое светопропускание поликарбоната в видимой области с λ = 420-710нм (до 89%) обуславливает его применение в качестве полимерной матрицы длясветорассеивателей в световых приборах, использующих в качестве источникасвета синий светодиод, излучающий свет в области 410-510 нм с доминирующейдлиной волны света λ = 460 нм.Присутствие ПК не изменяет спектр синего источника излучения в области410-760 нм (рис.

4.7).259Рис. 4.7 - Спектр излучения ПК, подсвеченного синим светодиодомНа основании проведенных исследований установлено, что наилучшимкомплексом оптических, технологических и физико-механических характеристикобладает ПК марки РС-007 с ММ = 28000 и ПТР = 20 г/10мин, которыйиспользовали для создания светопреобразующих и светорассеивающих ПКМ.Светопреобразующие оптически активные наполнители – люминофоры.При производстве светодиодов белого свечения [239] применяетсянеорганическийлюминофорнаосновеалюмоиттриевогограната,характеризуетсявысокойактивированного церием (АИГ).ЛюминофорАИГ(YGd)3(AlGa)5O12:Ceтермической и химической стойкостью, совершенством структуры и высокойквантовой эффективностью, а его спектральные характеристики излучения,обеспечивающие свечение от желтого до желто-оранжевого цвета, практическиподходят для получения белого цвета требуемой цветности от источника синегосвечения.Фотолюминофоры сериивысокимквантовымвыходомФЛЖ-7-хх (ТУ 2661-016-75272259-2008) снаосновегаллийгадолиниевыхгранатовпредназначены для преобразования излучения синего света с длиной волны 450470 нм в желтое широкополосное излучение видимого диапазона 530-600 нм (рис.4.8).260Рис.

4.8 - Спектры возбуждения и излучения люминофора ФЛЖ-7: 1-560, 2-565,3-570, 4-575, 5-580Средний диаметр частиц люминофора составляет ~ 5 мкм (рис. 4.9), чтодостаточно близко к расчетным значениям оптимальных диаметров частиц поВеберу (2-3 мкм).Рис. 4.9 - Кривые распределения частиц по размерам (дифференциальная иинтегральная) для люминофора ФЛЖ-7-570Для люминофора ФЛЖ-7-570 в спектре его излучения 460 – 750 нмнаблюдается максимум с длиной волны – 570 нм, что практически соответствуетмаксимуму спектра излучения по кривой МКО (рис.

4.10).261Рис. 4.10 –Эмиссионный спектр люминофора марки ФЛЖ -7-570Полимерная матрица из ПК2 в этой области длин волн (от 420 до 710 нм)имеет высокое светопропускание – до 89% и практически не искажает длинуволны возбуждающего света СИД.При наложении двух спектров излучения СИД и ПК + люминофор ФЛЖ -7570 в области максимума кривой МКО (560 нм) должен появиться максимум отизлучения люминофора (570 нм), а в области длин волн 410-510 нм остатьсямаксимум (460 нм), характерный для СИД (рис. 4.11).Рис.

4.11 - Эмиссионные спектры композиции ПК + люминофор ФЛЖ-7-570(кривая 1), подсвеченной источником синего света и белого излучения согласноМКО (кривая 2)В настоящей работе использовали четыре люминофора (АИГ), один безобработки и три люминофора, поверхность которых была покрыта фосфатным,262циркониевым и кремневым соединениями, причем все люминофоры имелиодинаковые исходные координаты цветности и спектр.Экспериментально установлено, что обработка поверхности люминофорови создание защитных покрытий приводит к повышению эффективности ихдействия в матрице ПК.

Характеристики

Список файлов диссертации