Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Допустимая температура нагрева ПВХ в зависимости от требований технологии сушки определяется такими характеристиками, как теплостойкость, т.е. способность материала противостоять нагреву до температуры, при которой он переходит в иное фазовое состояние (для ПВХ - это размягчение), термостойкость - способность материала противостоять нагреву до температуры, при которой происходит необратимое изменение его качества (ухудшение его физической или химической структуры, для ПВХ - деструкция), термостабильность -способность материала длительно выдерживать нагревание при определенной температуре без изменения свойств продукта (для ПВХ - без разложения).
Теплостойкость ПВХ определяется температурой перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние (температура стеклования гс) и температурой перехода из высокоэластического в вязко-текучее состояние (температура течения Tt). Обычно для определения температурных переходов полимерных материалов применяют методы термомеханики [55], основанные на измерении деформации образцов полимера (таблеток или порошков) в зависимости от температуры под действием постоянной нагрузки, обеспечивающей рабочее давление и соответственно напряжение в образце, в течение определенного времени. По данным разных авторов [ПО, 133, 247] д:я ПВХ гс = 78 - 82 "С (в среднем 80 °С); температура течения совпадав- с областью температур заметной термодеструкции полимера (120 -160 °С).
Очевидно, что нагрев ПВХ в процессе сушки до температуры разложения недопустим. Ранее допустимую температуру нагрева ПВХ i сушке определяли по его теплостойкости, т.е. по температуре стек вания [ПО, 133]. Действительно, как показано в [125], спекание гло! в полимерном зерне возможно при переходе полимера из стеклооб; ного состояния в высокоэластическое, при этом возможно уплотне зерен, т.е. изменение свойств продукта. Термическое разложение Г при экспозиции в течение более 1 ч начинается [87, ПО, 133] в интег ле температур 87 - 127 "С (в зависимости от марки полимера). В то время современная практика сушки ПВХ не исключает нагрева вь шиваемого материала до температуры выше 80 °С без измене; качества продукта. Поэтому требуется более обоснованный подхо выбору допустимой температуры нагрева ПВХ.
90
Можно связать температурные условия сушки с температурой физического или химического превращения полимера. В качестве критерия оценки термического воздействия на полимерный материал в процессе его сушки предложен фактор термообработки Фт [94, 126] -технологический параметр, характеризующий соотношение между температурой среды и критической температурой превращения высушиваемого материала (температурой стеклования, течения, химического превращения), между продолжительностью контакта и характеристическим временем превращения полимера:
ф1 = (Т/Гкр)[(т- т*)/т], (3.5)
где Г ~ температура среды, °С; Гкр-критическая температура превращения материала, "С; т - время нахождения материала в зоне сушки; т* - время, характеризующее термостабильность материала (индукционный период физико-химических, структурных или химических превращений вещества, период релаксации и т.п.).
Формула (3.5) имеет смысл при 0<т* < т., причем;если т* -» т, то Ф, "* 0 - термообработка проходит без последствий для продукта; если т*-0 или т» т*)Т0
фт = Г/Гкр, (3.6)
т.е. в этом случае фактор термообработки зависит только от температуры среды и критической температуры превращения вещества.
Если принять за критическую температуру превращения ПВХ температуру стеклования (Гкр = Гс), то, очевидно, при режиме сушки (температура среды, длительность контакта), соответствующем условию *IC< 1 никаких физических и тем более химических превращений в полимере происходить не будет. При Ф1С> 1 следует ожидать термоусадки зерна ПВХ, которая будет тем больше, чем больше Ф1С. Действительно, в работе [129], в которой было исследовано влияние температурных режимов сушки ПВХ (с помощью фактора термообработки) на степень термоусадки, показано, что происходит плавное возрастание плотности частиц в интервале Ф1С = 1 - 1,8 до 3%. Относительное увеличение объемной плотности частиц в зависимости от фактора термообработки описывается следующим уравнением (с погрешностью до 4%):
Др =?lZ_^L = -0,097+ 0,24 Ф1С-0,197 Ф2с + 0,058 Ф3 , (3.7) РуО 10 10
где р v 0 > Р v - соответственно начальная и конечная объемная плотность зерен ПВХ.
Если же принять за критическую температуру превращения ПВХ температуру его разложения (допустив, например, Граз = 120 °С), то Режимы сушки, отвечающие условию 1<Ф1С<1,8, окажутся соответствующими условию Фхраз ^ 1) т.е. не будут приводить к термическому разложению полимера, что и подтверждается практикой промышленной сушки. Следовательно, допустимая температура нагрева °л в процессе сушки должна определяться его термостабильностью.
91
При этом следует ожидать влияния на качество продукта и химического воздействия среды, в частности кислорода воздуха, который по мнению К.С.Минскера [87] оказывает значительное влияние на молекулярные характеристики и термостабильность ПВХ.
