Тара и ее производство - Ефремов Н.Ф.
ISBN 5-8122-0274-5
Скачать (прямая ссылка):
Значения рассмотренных теплофизических свойств основных полимерных материалов, применяемых для производства тары и упаковки, приведены в табл. 5.2.
Под теплостойкостью полимеров понимают способность не изменять свою форму и геометрические размеры изготовленных из них изделий. Характеристикой теплостойкости является температура, при которой в условиях воздействия постоянной нагрузки деформация образца достигает заданной величины. Для стеклообразных аморфных и аморфно-кристаллических полимеров теплостойкость не может превышать температуру стеклования Тс, а для кристаллизующихся полимеров — температуру плавления Tn^.
108
Существуют следующие пути повышения теплостойкости полимеров:
увеличение содержания в макромолекулах полярных групп и ароматических соединений;
упорядочение надмолекулярной структуры путем ориентации макромолекул;
повышение степени кристалличности;
увеличение степени сшивания;
введение термостойких наполнителей [37].
Термостойкостью полимеров называют способность сохранять неизменным химическое строение при повышении температуры. Изменение химического строения полимеров при нагревании может быть связано с процессами деструкции и структури ро ван ия.
Деструкция полимеров — это процесс разрушения макромолекул, их химических связей, под действием тепла, света, кислорода, проникающей реакции, механических напряжений и других факторов [48, Т. Ij.
Минимальная температура, при которой наблюдается процесс термического разрушения химических связей, называется температурой начала термодеструкции полимера. При этой температуре нельзя перерабатывать полимеры в изделия. Тем более, что на материал одновременно воздействуют тепло, кислород и большие механические напряжения. Процесс деструкции полимеров сопровождается структурной неоднородностью, возникновением остаточных внутренних напряжений, снижением механических и эксплуатационных свойств, например долговечности.
Плавлением полимеров называют процесс перехода из твердого агрегатного состояния в текучее без изменения химического состава и строения. Процесс плавления кристаллизующихся полимеров протекает в диапазоне между температурами плавления Tnj1 и текучести 7^.
У полимеров различают две температуры плавления — равновесную T^j1 и экспериментальную Tnj1, которую обычно называют просто температурой плавления.
109
Равновесная температура плавления соответствует точке фазового равновесия монокристаллов полимера и определяется термодинамическим соотношением
T114-—. (4.50)
где AHnJ1 и AS11n — теплота и энтропия плавления соответственно.
Кристаллизация полимеров, в отличие от низкомолекулярных веществ, проходит обычно не полностью. Кристаллические образования различаются по форме, размерам и другим параметрам. Поэтому при нагревании полимеры плавятся в некотором интервале температур, иногда до десятков градусов. На практике верхнюю границу этого интервала принимают за экспериментальную температуру плавления Тпл, которая обычно ниже T^j1 примерно на 5-20 °С.
Зависимость T11j1 от размеров кристаллов определяют соотношением
! 2ат
ДНплЧрРкр
(4.51)
где от - поверхностная энергия кристаллов; \р и ркр — толщина и плотность кристаллов соответственно.
Температура плавления существенно зависит от степени полимеризации полимера:
1 1 2R
где R — универсальная газовая постоянная; Xn — среднечисло-вая степень полимеризации.
Для аморфно-кристаллических полимеров при увеличении давления уменьшается свободный объем, увеличивается межмолекулярное взаимодействие и возрастает TnJ1:
т ..т„ (У--У„)(Г-1)
'пл - 777 ¦ (4.53)
110
где и VKp — удельные объемы аморфной и кристаллической фаз; р — гидростатическое давление.
Числовые значения температур стеклования Тс, плавления Тпл и дополнительных релаксационных переходов термопластичных полимеров, используемых для производства упаковки, приведены в табл. 4.3.
Формование тары и упаковки обычно осуществляют в диапазоне между Тс и температурой начала деструкции Тд. Чем шире интервал между этими температурами, тем больше выбор способов и условий формования. Выбор температурных условий формования в этом интервале производится в каждом конкретном случае экспериментально с учетом особенностей материала, оборудования, технологической оснастки, конфигурации и других требований к таре. Температурные интервалы переработки основных термопластичных полимеров приведены в табл. 4,8.
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА полимеров отражают особенности течения и деформации в состояниях, характеризуемых структурной вязкостью среды. В процессе получения расплава, его гомогенизации, при заполнении формы полимер подвергается интенсивному воздействию высокой температуры и сдвиговых напряжений- Это воздействие происходит в услови-
Таблица 4.8
Температурные интервалы переработки основных термопластичных полимеров при производстве тары и упаковки
Группа Полимер Минима/ъная температура формования, *С Температура начала деструкции^), 'С Интервал формования,
I Полистирол 90-110 310 220-200
Полиметилметакр и лат 100-115 280 180-165
