Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Многообразие способов переработки пластизолей в изделия и покрытия обусловливает их широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в автомобилестроении в качестве антикоррозионных, уплотняющих, абразивостойких, противошумных и изоляционных покрытий; в консервной промышленности в качестве уплотняющих мастик; в медицинской промышленности для изготовления деталей медицинских инструментов; в производстве товаров народного потребления для изготовления детских игрушек, перчаток, обуви, стеклосетки; в производстве строительных материалов для изготовления линолиума, обоев и т.д.
Для достижения оптимальных условий переработки пластизоли даже при низком содержании пластификатора должны обладать низкой вязкостью в отличие от других марок, которые должны иметь
261
260
высокую вязкость при высоком содержании пластификатора. Некоторые марки должны обладать высокой способностью к формовании, другие-очень низкой температурой плавления. Ряд продуктее получаемых из пластизолей, должны иметь высокие показател.; адгезионной прочности. Все эти параметры должны гарантироватьс качеством исходного ПВХ (или сополимеров), а также других функцу ональных добавок.
Ассортимент ПВХ для пластизолей включает эмульсионные п микросуспензионные марки. Пластизоли с низкой вязкостью предпочтительно получать суспензионной полимеризацией с высокой вяз костью - эмульсионной. ПВХ, из которого получают пластизоли l очень низкой вязкостью, должен иметь средний диаметр частиц не менее 1 мкм, для пластизолей с высокой вязкостью - от 0,1 до 0,2 мкм [141]. Для эмульсионного ПВХ максимальный размер частиц ограничен значением 1 мкм, а средний - около 0,8 мм. В микросуспензионном процессе используют частицы со средним диаметром 0,2-3 мкм [184].
Рассмотрим гидродинамическую модель образования дисперсии ПВХ в пластификаторе в зависимости от размера частиц. Известно, что смешение порошков с жидкостью в смесителях осуществляется за счет потоков жидкости, профиль которых зависит от конструкции смесителя и формы мешалки [86]. Известно также, [67], что разделяющая частицы порошка гидродинамическая сила пропорциональна квадрату радиуса частиц, а молекулярные силы притяжения частиц пропорциональны первой степени их радиуса. Из этого следует, что существует такой диаметр частиц, для которого гидродинамическая сила, возникающая при диспергировании, больше силы притяжения. Однако с увеличением размера частиц появляется возможность их коагуляции на дальнем расстоянии, которая обусловлена наличием вторичного потенциального минимума на потенциальной кривой взаимодействия двух частиц и качественно отлична от коагуляции частиц в глубоком первичном потенциальном минимуме [67]. Вероятно поэтому легкая диспергируемость пастообразующих марок ПВХ обусловлена возможностью образования периодических коллоидных структур [36] во внешнем силовом гидродинамическом поле по следующему механизму:
1)в процессе смешения ПВХ с пластификатором в зависимости от распределения частиц по размерам возможно образование агрегатов двух типов: цепочечных и гроздеобразных [62];
2) если; число частиц дисперсной фазы ПВХ в единице объема, достигнутая при смешении скорость сдвига, а также время смешения выше нижних пределов, то концентрация образующихся агрегатов будет достаточной для формирования периодической коллоидной структуры ограниченного объема, в которой составляющие ее агрегаты фиксированы относительно друг друга во вторичных потенциальных минимумах;
3) если не выполняется хотя бы одно из трех условий п. 2, то образующаяся система будет обладать склонностью к седиментации или расслоению.
Па-с
Z I
Рис. 12.1. Кривая текучести модельной ; * системы пастообразующий ПВХ: \
ДОФ-60:40 0 - N. _____
-) -
—i-1-1_I_|_|
0)1 3 45 \лу.сч
Исходя из простых соображений, можно предположить, что прочность образовавшейся в процессе смешения ПВХ с пластификатором структуры будет пропорциональна как числу агрегатов в единице объема, так и прочности "связей" между агрегатами. Рассмотрим типичную кривую текучести модельной системы (рис. 12.1). Из рисунка видно, что эффективная вязкость системы с повышением скорости сдвига вначале уменьшается, т.е. наблюдается аномальная вязкость, обусловленная разрушением структуры и ориентации ее обломков вдоль направления потока [82]. С достижением определенной скорости сдвига вязкость системы начинает расти, т.е. наступает дилатансия. Согласно [68] можно предположить, что возникающие при течении нормальные напряжения сдвига будут в противовес касательным напряжениям стремиться ориентировать цепочечные агрегаты перпендикулярно направлению потока. Когда длинные оси агрегатов составляют с направлением потока угол в 45°, тогда силы "натяжения и удлинения", действующие на агрегаты со стороны жидкости, достигнут максимума, что приведет к разрыву агрегатов. Очевидно, что действие нормальных напряжений сдвига, стремящихся ориентировать агрегаты перпендикулярно потоку, должно привести к повышению эффективной вязкости системы.
Управлять реологическими свойствами пластизолей можно не только путем изменения гранулометрического состава пастообразую-щего ПВХ. В частности, в [12] сделана интересная попытка проанализировать процесс смешения твердых ингредиентов (ПВХ, наполнителей, термостабилизаторов) в смеси жидких функциональных добавок (пластификаторов, разбавителей, ПАВ и др.) с точки зрения термодинамического равновесия. Авторы этой работы исходили из предпосылки о том, что изменение коагуляционной структуры пластизоля при смешении и хранении является следствием перераспределения жидких компонентов на поверхности твердых, протекающего в направлении установления термодинамического равновесия. На основании этого в процессе изготовления пластизолей должны соблюдаться следующие условия: во-первых, необходимо рассчитать количество каждого из жидких компонентов, которые нужно подать на поверхность каждого из твердых для достижения равновесного состояния; это количество пропорционально лиофильности, характеризуемой теплотой смачивания. Во-вторых, необходим такой порядок дозирования жидких компонентов, при котором их расчетные количества предварительно не смешиваются между собой, а подаются на поверхность твердых в порядке убывания значений удельных теплот смачивания.
