Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
+7 (495) 465-16-29
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Влияние температуры и влагосодержания на реологические свойства расплава ПЭТ
Notice: Undefined index: sended in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/templates/jblank/index.php on line 182
Notice: Undefined index: sended in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/templates/jblank/index.php on line 182
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 652
Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/libraries/joomla/filter/input.php on line 654
Notice: Undefined offset: 1 in /home/h101035795/sabsay.ru/docs/templates/jblank/html/com_content/article/default.php on line 187
Дубинский М.Б., Лактионов В.М., Сабсай О.Ю., Мжельский А.И., Фридман М.Л.
Пласт. массы, 1986, № 3, с. 20 - 22. |
При расчете технологического процесса получения тонких и ультратонких пленок из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) необходимо знание реологических свойств материала и их зависимости от влагосодержания и температуры. При исследовании реологических свойств ПЭТФ [1- 6] установлено [1, 3, 6], что вязкость () расплава ПЭТФ практически постоянна в широком диапазоне скоростей сдвига () вплоть до скоростей, реализуемых при капиллярной вискозиметрии. Однако при , соответствующей условиям переработки ПЭТФ в пленку, зависит от . Кроме того, для ПЭТФ характерны пренебрежительно малые потери давления на входе в канал [1, 3, 5]. При исследовании вязкоупругих свойств расплава ПЭТФ при одной температуре [3] известным методом [7], была рассчитана величина коэффициента нормальных напряжений () и ее зависимость от . Представляло интерес оценить вязкоупругие свойства ПЭТФ при различных температуре (Т) и влагосодержании (В) с получением обобщенных зависимостей вязкости и упругих характеристик расплава от , T и В. Использовали образец ПЭТФ марки В (ОСТ 6-06-С20-78) со среднемассовой молекулярной массой (Mw) 2,1104. Эту марку ПЭТФ широко применяют, в частности при изготовлении тонких ориентированных пленок. Реологические свойства расплава полимера исследовали на капиллярном вискозиметре "Реограф-2000" в режиме постоянного объемного расхода материала при 543, 533 и 563 К, = 101- 5104 с-1 и В, равном 0,003; 0,058; 0,011; 0,029 и 0,087%. Использовали круглые (диаметром 0,5; 1,0; 2,0 мм и длиной 5, 10, 20, 40 мм) и плоскощелевой (размером 0,5 х 10 х 85 мм) капилляры. Величину В ПЭТФ измерили электрохимическим методом на приборе МЕА-903, позволяющим определить содержание влаги до 10-7 г с точностью 2%. Масса образцов составляла 1 - 3 г. Кривые течения (рис. 1), полученные с использованием капилляров различного диаметра, но одинаковой длины, совпадают, что свидетельствует об отсутствии пристенного скольжения при течении расплава ПЭТФ. В круглых капиллярах одного диаметра, но различной длины, а также в длинном плоскощелевом капилляре, в которым давление регистрировали одновременно в 3 точках по длине капилляра, профиль давления линеен по всей их длине и входовой поправкой можно пренебречь [1, 3]. На кривых течения (см. рис. 1) можно выделить область ньютоновского течения, причем во всем исследованном диапазоне значений Т и В переход из ньютоновской зоны течения в неньютоновскую происходит (с точностью, достигаемой в условиях эксперимента) при одном и том же напряжении сдвига (н.н), равном 7,94104 Па, что согласуется с ранее полученными данными [1], согласно которым н.н не зависит от Т и молекулярной массы ПЭТФ. |
Рис. 1. Кривые течения расплава ПЭТФ при температуре 543 (1-3) и 563 К (4-6) и влагосодержания 0,003 (1, 4), 0,029 (2, 5) и 0,087% (3, 6). |
|
Зависимость наибольшей ньютоновской вязкости (0) от Т и В может быть рассчитана [6, 8] по уравнениям (1) и (2), где 0 (Т, 0) - ньютоновская вязкость расплава при Т и В0, определяемая путем экстраполяции кривой зависимости 0 (Т, В) к нулевому значению В; R- универсальная газовая постоянная. Коэффициенты , С и Е, определенные методом регрессионного анализа из экспериментальных данных, составляют 26,94; 4,1810-8 Пас и 102,6 кДж/моль соответственно. Значения 0(Т, В), полученные экспериментальным путем и рассчитанные с помощью выражений (1) и (2), различаются не более чем на 3% во всем исследованном диапазоне Т и В. Анализ уравнения (1) показал, что величина относительной вязкости 0(Т, В)/0(Т,0) инвариантна по отношению к Т и экспоненциально снижается с увеличением В. Зависимость такого же вида получена [8] для расплава полиамида ПА-12. Характер зависимости, описываемый уравнением (1), объясняется тем, что влага служит пластификатором при течении расплава полиамида [6, 8]. В случае ПЭТФ не исключена и деструкция расплава под действием влаги. Поэтому для выяснения механизма влияния воды на реологические свойства расплава ПЭТФ в трех сериях экспериментов измеряли 0 при 553 К. В первой серии образцы с различным содержанием влаги выдерживали в бомбе вискозиметра в течение 10 и 40 мин. При фиксированном В значения 0 совпадают, при В = 0,005% 0 = 190 Пас, при В= 0,025% 0 = 105 Пас. Во второй серии экспериментов экструдат расплава ПЭТФ после измерения 0 при В = 0,025% сушили до В= 0,003% и вновь определяли 0, которая оказалась равной 101 Пас. В третьей серии экспериментов расплав ПЭТФ при измерении 0 (В = 0,025%) экструдировали в инертную атмосферу химически чистого азота, снова сушили до В = 0,003%; при этом 0 = 103 Пас. Анализ экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы: расплав ПЭТФ остается термостабильным в течение всего эксперимента; в отличие от ПА-12 вода, присутствующая в расплаве ПЭТФ, обусловливает его деструкцию; деструкция происходит в бомбе вискозиметра и скорость ее по-видимому, весьма высока. Экспоненциальный характер зависимости 0 от В можно объяснить следующим образом. Допустим, что вся вода, содержащаяся в расплаве, прореагировала с ПЭТФ, исходный образец ПЭТФ монодисперсен (что близко к реальным условиям) и Mw(0) = Mn(0) = M0 (где Mw(0), Mn(0) и M0 - молекулярная масса исходного образца, а молекулярная масса деструктированных молекул составляет Mw(д) = Mn(д) = M0/2. Поскольку 0 Mw3,5 [1], предполагая, что ввиду малости величины В выполняется условие M0 B/100Мв 1 (где Мв - молекулярная масса воды), получим соотношение (3). В случае, если вода полностью вступает в реакцию, исходный образец монодисперсен и каждая молекула воды разрушает одну исходную молекулу ПЭТФ, т. е. Mw(д) Mn(д). Тогда получим уравнение (4), где 0 < k < 1/2. Следовательно, и в этом, более общем случае зависимость 0 от В носит экспоненциальный характер. Кривые течения (см. рис. 1) совпадают при параллельном смещении вдоль оси координат, (lg), что обеспечивает возможность их обобщенного представления в приведенных координатах (рис. 2, кривые 1, 2). Возможно [6, 9] аналитическое представление обобщенной кривой течения в области аномалии вязкости в виде уравнения (5), где - скорость сдвига, с-1; 0(Т, В) рассчитывают (в Пас) по формулам (1) и (2). |
Рис. 2. Обобщенные кривые вязкостных характеристик расплава ПЭТФ в приведенных координатах: |
Экспериментальные данные описываются уравнением (5) с коэффициентами = 0,353; R = 7,1610-3 и Q = 1,3410-4 с максимальной погрешностью + 4%. Определение обобщенной кривой течения по уравнению (5) удобно при практическом расчете при заданных значениях , Т и В, однако не позволяет вычислить упругие характеристики жидкости, так как это уравнение не интегрируется при 0 [9]. Поэтому для расчета и функции (, Т, В), как и ранее [3, 7], было использовано уравнение (6), где и N - константы [10]. Величину можно вычислить с помощью безразмерного коэффициента А (), рассчитанного при различных значениях N и по уравнению (7), где - вязкость, определенная по уравнению (6); К - эмпирическая константа, равная 3. Эмпирическая поправка К введена [7] для согласования расчетных и экспериментальных данных и проверена на ряде растворов и расплавов полимеров, причем для расплавов К = 3, для растворов полимеров К = 2. Из уравнения (7) получим формулу (8). Зависимость разности нормальных напряжений (Р11- Р22) от рассчитываем по формуле (9). Зная () можно определить зависимость времени релаксации () модуля высокоэластичности (G) и обратимой деформации (е ) от в соответствии с уравнениями (10) - (12). Для исследованного образца ПЭТФ N = 0,20, а величину найдем по формуле (13). Для расчета по формулам (8) - (12) зависимость lg A от lg (), полученную численными методами и представленную графически [7], аппроксимируем при N = 0,20 системой уравнений (14). Используя выражения (8) - (14), определим зависимость упругих характеристик от Т, В и . Зависимость начальных значений упругих характеристик расплава 0, 0 и G0 от Т и В (рис. 3) получена из соотношений (8), (10), (11) при 0 с учетом уравнений (1), (2), (13) и (14). Величина G0 слабо зависит от Т и В и составляет (1,55 + 0,15)105 Па во всем исследованном диапазоне их значений. |
Рис. 3. Обобщенные кривые упругих характеристик расплава ПЭТФ в приведенных координатах: |
Экспериментально установлено [2], что для расплава ПЭТФ выполняется равенство (15), где Р11 - Р22 - разность нормальных напряжений, определенная на реогониометре Вайссенберга; н.н - скорость сдвига, ограничивающая область ньютоновского течения расплава ПЭТФ. Она определена по кривой течения, рассчитанной из данных капиллярной вискозиметрии . Формулу (15) можно преобразовать в уравнение (16). Величина н.н не зависит от Т и В и в данном случае составляет 7,94104 Па. Влияние температуры и влагосодержания ПЭТФ на начальный коэффициент нормальных напряжений. |
B, % | 0 (в Па с2) при температуре, К | ||
543 | 553 | 563 | |
0,003 | 0,9596 / 1,0217 | 0,4565 / 0,4492 | 0,2229 / 0,2033 |
0,011 | 0,6402 / 0,6639 | 0,2951 / 0,2919 | 0,1441 / 0,1321 |
0,029 | 0,2325 / 0,2517 | 0,1107 / 0,1106 | 0,0540 / 0,0501 |
0,087 | 0,0098 / 0,0111 | 0,0047 / 0,0049 | 0,0023 / 0,0022 |
Примечание. Числитель - расчет по формуле (8), знаменатель - по формуле (16). |
|
0(Т, В) = 0(Т, 0) exp (- B) | (1) |
0(Т, 0) = C exp (E / RT) | (2) |
(3) | |
(4) | |
0(Т, В) / (, Т, В) = 1 + R [0(Т, В)] + Q [0(Т, В)]2 | (5) |
= 0( 1 + 22)-N | (6) |
(7) | |
(8) | |
P11 - P22 = () 2 = 02 (1 + 22)-2N A() | (9) |
(10) | |
(11) | |
(12) | |
(13) | |
(14) | |
(15) | |
(16) |
|
Таким образом, формула (8) может быть использована для описания вязкоупругих свойств расплава ПЭТФ предложенным [7] методом.
Литература 1. Gregory D.R. J. Appl. Pol. Sci., 1972, v. 16, p. 1479. |