Растворитель как рецептурный фактор управления процессом переработки и совмещения полимеров (1091154), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В качестве примера приведеныкривые зависимости вязкости раствора от концентрации для системы ЭА (МЭК)– Ф-42 – СКФ-26 (рис. 6).0,65 4 3 2 15Вязкость, Па·сВязкость, Па·с0,30,20,14 3210,40,2000051015Концентрация раствора, %а51015Концентрация раствора, %бРис. 6. Зависимость динамической вязкости от концентрациираствора Ф-42/СКФ-26 в: а) ЭА, б) МЭК,где 1 – Ф-42; 2 – 20%; 3 – 50%; 4 – 80% СКФ-26; 5 – СКФ-26Как видно из графика, подтверждается тот факт, что чем выше молекулярнаямасса полимера, тем больше вязкость смеси.
Данная картина была характернадля всех исследуемых систем. Также, основываясь на результатахисследования зависимости вязкости растворов от концентрации, можно сделать16вывод о технологическом качестве растворителей, более хорошим считается тотрастворитель, раствор полимера в котором имеет меньшую вязкость приодинаковой концентрации полимера.Анализ полученных данных показал обратную зависимость технологическогои термодинамического качества исследуемых растворителей по отношению крассматриваемым полимерам.
То есть «хороший» с термодинамической точкизрения растворитель будет «плохим» с технологической точки зрения, так какпри одном и том же значении вязкости концентрация полимера в «хорошем» стермодинамической точки зрения растворителе будет больше, чем в «плохом».Следовательно, после удаления растворителя количество сухого веществабудет меньше, и как следствие будет меньше производительность за единицувремени.Поэтому предпочтительнее использование лучшего по технологическомукачеству растворителя при создании системы для производства нетканоговолокнистого материала методом электроформования.Физико-механические свойства волокнистых материаловНетканый волокнистый материал получался методом электроформования.Формование ведется из раствора полимера в летучем растворителе, средойотверждения служит воздух.Нетканые волокнистые материалы имеют слоистую структуру, причемволокна в каждом слое распределены довольно равномерно.
Между собой слоисвязаны небольшим количеством волокон, поэтому эти материалысравнительно легко расслаиваются, при этом их удельная прочность в плоскостислоев по всем направлениям практически одинакова.абРис. 7. Электронная микрофотография нетканого волокнистого материала:а) Ф-42/СКФ-26 в ЭА (х1000); б) САН/ПУ в ЭА (х2000)Методом электроформования были получены волокнистые материалы наоснове бинарных систем растворитель (1) – полимер (2) и тройных системрастворитель (1) – полимер (2) – полимер (3): ЭА (МЭК) – Ф-42 – СКФ-26; ЭА(БА, МЭК) – Ф-26 – СКФ-26; ЭА (МЭК) – САН – ПУ с содержанием эластомера 0,20, 50, 80% в различных растворителях, а также ЭА – ХПВХ – БНКС; ЭА – ХПВХ– ПУ с содержанием эластомера 0, 10, 30, 50%.
Формование системы ДМФА –САН – ПУ не удалось вследствие большой дефектности волокон. На рис. 717представлены фотографии нетканого волокнистого материала, полученные сиспользованием электронного микроскопа.3000800Разрывная длина, мРазрывная длина, м100016002400320002500200015001100025000020406080 100Содержание СКФ-26, %0255075100Содержание СКФ-26, %абРис. 8. Физико-механические свойства волокнистых материалов на основе:а) Ф-26/СКФ-26, б) Ф-42/СКФ-26, 1 – МЭК, 2 – ЭА, 3 – БАДля каждой смеси полимеров формование велось при одинаковых условиях.При постоянной температуре 20°C, относительной влажности воздуха 60%,расстоянии до принимающего электрода 0,2 м, напряжении (U), в растворителяхс близкими значениями температуры кипения, при одинаковой вязкости (η),электропроводности растворов (χ), с постоянным значением диаметра волокна(d) (табл.
5).Таблица 5Оптимальные параметры процесса электроформования для каждой из систем№ п/п1.2.3.4.5.СистемаФ-42/СКФ-26Ф-26/СКФ-26САН/ПУХПВХ/ПУХПВХ/БНКСU, кВ2020222018χ, мкСм/см1071285η, Па·с0,150,30,30,20,8d, нм4002001000800400Исследование процесса получения нетканых волокнистых материалов изсмесей полимеров показало, что при любых параметрах процесса получаетсяпроклеенный материал. Это объясняется повышенной адгезией волокон,которая присуща эластомерам.Влияние введения эластомера и качество растворителя наблюдалосьпосредством оценки физико-механических свойств нетканого волокнистогоматериала.Исходя из полученных данных, для системы Ф-26/СКФ-26 прослеживаетсясильное влияние термодинамического качества растворителя, как наотносительное удлинение, так и на параметр разрывная длина: чем хуже стермодинамической точки зрения растворитель, тем выше упомянутыепоказатели (рис.
8). Ощутимого влияния термодинамического качестварастворителя для системы Ф-42/СКФ-26 не выявлено. Для систем ХПВХ/БНК и18ХПВХ/ПУ выявлен рост, как относительного удлинения, так и разрывной длины сувеличением содержания эластомера.Очень ярко влияние термодинамического качества растворителя проявляетсядля системы САН/ПУ. Как видно из рис. 9, при соотношении полимеров 50/50наблюдается увеличение значений, как разрывной длины, так и относительногоудлинения. Данная аномалия может быть также объяснена эффектомпластификации САНа ПУ под действием растягивающей нагрузки.
Такимобразом, используя растворитель обеспечивающий эффект синергизма, можноулучшить свойства получаемых из раствора нетканых волокнистых материалов.Для данной смеси также проводилось изучение влияния молекулярной массына физико-механические свойства нетканого волокнистого материала. Былиисследованы смеси полиуретана с каждой из двух разновидностей сополимерастирола с акрилонитрилом с различной молекулярной массой. Как видно из рис.9, чем выше молекулярная масса, тем выше значения разрывной длины и,соответственно, тем выше прочностные свойства нетканого волокнистогоматериала.25032500Относительноеудлинение, %Разрывная длина, м30002200015001100050020021150310050000255075Содержание ПУ, %1000255075Содержание ПУ, %100Рис.
9. Физико-механические свойства волокнистых материалов на основе САН/ПУ:1 – САН в ЭА; 2 – САН луран в ЭА; 3 – САН в МЭКСледует отметить, что максимально «плохим» растворитель может быть допредельной величины – θ-растворитель, в котором отсутствует взаимодействиемежду макромолекулами, вследствие чего не будет образования волокна.Таким образом, если требуется нетканый волокнистый материал с высокимимеханическими свойствами, то необходимо применение раствора полимера в«плохом» по термодинамическому качеству растворителе.Рекомендуется создавать прядильные растворы из смеси полимеров САН/ПУв соотношении 50/50 в «плохом» по термодинамическому качествурастворителе; из смесей Ф-26/СКФ-26 при любом соотношении в «плохом» дляобоих полимеров растворителе; из систем Ф-42/СКФ-26 в любом растворителе,его термодинамическое качество не влияет на физико-механические свойстванетканого волокнистого материала.
Для увеличения производительностипроцесса предпочтительнее использование хорошего по технологическомукачеству растворителя.194Прочность связи, кН/мПрочность связи, кН/мТребования к растворителю при переработке растворов полимеров методомэлектроформования: минимальная пожаровзрывоопасность, минимальнаятоксичность, достаточная чистота, доступность, высокая температура кипения(выше 100°С), температура вспышки более 0°C, отсутствие гигроскопичности;способность сохранять гомогенный, не мутнеющий раствор при температуре0°С.Исследование адгезионных свойств клеевых композиций на основеполиуретана в различных растворителяхРастворные адгезионные композиции на основе ПУ обладают прекраснымиадгезионно-когезионными характеристиками.
При этом имеется мало работ,посвященныхисследованиювлияниярастворителя,иониносятпротиворечивый характер. Практически не изучены растворы смесейполиуретана с другими полимерами.Известно, что адгезионная прочность соединений ПУ с неполярнымиполимерами (НК, СКИ-3, СКС-30 РП) низкая, что в свою очередь объясняется ихмалой совместимостью. Прочность уменьшается с увеличением развивающихсяв зоне контактов сил отталкивания, обусловленных термодинамическойнесовместимостью полимеров. При образовании полиуретановой пленки награнице раздела ее с резиной создается межфазный слой, обусловленный немакромолекулярной, а сегментальной растворимостью.
Слой упрочняется помере увеличения сродства между контактирующими полимерами, поэтому, чемближе параметр растворимости полимеров, тем выше адгезионные свойства.ПроанализировавзначенияпараметроврастворимостиСАН3 0,53 0,5(δ=18,0(МДж/м ) ) и ПУ (δ=19,1(МДж/м ) ), был сделан вывод о том, чтоувеличение содержания САН в клеевой композиции уменьшает суммарноезначение параметра растворимости δ, приближая его к значениям δ для БНКС18 (δ=18,6 (МДж/м3)0,5).321043210051015Содержание САН, масс.ч.051015Содержание САН, масс.ч.АбРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
