ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДОВ

Теплофизические свойства

Изменение свойств полиамидов при нагревании может рассматриваться с нескольких точек зрения. Например, интерес представляет определение положе­ний температур переходов первого и второго рода при нагревании или охлаждении полимера. Может иссле­доваться поглощение или выделение тепла, с помощью которых определяют теплоемкость полимера и скры­тую теплоту перехода. Скорость переноса тепла ха­рактеризует теплопроводность, а изменение объема при нагревании — термический коэффициент расши­рения материала. Тесно связанным с точками перехо­дов и, возможно, более важным показателем является теплостойкость, которая определяется температурой, при которой в условиях равномерного подъема тем­пературы при некоторой нагрузке, деформация испы­туемого образца достигнет заданных размеров.

Температуры переходов

Хорошо известно, что для кристаллических ве­ществ характерны явно выраженные точки плавле­ния, тогда как для аморфных материалов типично су­ществование области размягчения. Частично кристал­лические полимеры, типичными представителями ко­торых являются полиамиды, также имеют область плавления, причем протяженность этой области зави­сит от степени кристалличности полимера. При пере­ходе от гомо - к сополиамидам область плавления рас­ширяется. Точка плавления представляет собой фазо­вый переход первого рода, в результате которого ве­щество из твердого состояния переходит в жидкое. Однако аморфная часть полиамида не претерпевает фазового перехода. Значительно ниже температуры плавления кристаллитов сегменты молекулярных це­пей полиамида, входящие в аморфную часть мате­риала, получают возможность совершать крупномас­штабные молекулярные движения, наличие которых характерно для высокоэластического состояния поли­меров. Интенсивность этих молекулярных движений значительно уменьшается по мере снижения темпера­туры до температуры стеклования полимера Tg. Ниже Tg в материале возможны лишь локальные движения атомов или групп атомов. Существование темпера­туры стеклования и температуры плавления у поли­амидов позволяет полностью объяснить изменение их свойств при варьировании температуры в широких пределах.

Механические свойства полиамидов подвергаются заметному изменению при переходе через точку стек­лования, и величина этого изменения зависит от сте­пени кристалличности полимера. Основные особенно­сти этого процесса суммированы в табл. 3.11 [50]. По­казанная область «промежуточных» степеней кристал­личности соответствует в основном полиамидам, пред­ставляющим промышленный интерес.

Приводимые в литературе температуры стеклова­ния одних и тех же полимеров значительно разли­чаются ввиду разнообразия применяемых методов об-

Таблица 3.11. Отличительные особенности кристаллических полимеров в различных температурных областях

Состояние полимера прн различных степенях кристалличности

Температур

«низкая» (5-10%)

«промежуточная» (20-60%)

«высокая» (70-90%)

Выше Tg Ниже Tg

Каучукопо - добный Стеклообраз­ный, хрупкий

Жесткий, упругий Роговидный, упругий

Жесткий, хрупкий Жесткий, хрупкий

Таблица 3.12. Температуры переходов линейных полиамидов

Полиамид

V °с

Тт• °с

ПА 4

75

265

ПА 6

50

228

ПА 8

51

209

ПА 10

43

192

ПА П

46

194

ПА 66

57

265

ПА 610

50

228

ПА 6Т *

180

* Для получения полиамида использовали терефталевую кислоту.

Наружения этого перехода. Некоторые из них осно­ваны на наблюдении за изменением макроскопиче­ских свойств (например, коэффициентов расширения), а другие — молекулярных движений (например, метод измерения диэлектрических потерь). В табл. 3.12 при­ведены температуры стеклования Tg и температуры плавления Тт линейных полиамидов.

Температура плавления Тт сополиамидов зависит как от их состава, так и от способности компонентов образовывать изоморфные кристаллы. Эти вопросы обсуждались выше; в частности, на рис. 2.5 приве­дены зависимости температуры плавления от состава сополиамидов.

Тепловое расширение

Тепловое расширение полиамида зависит от сте­пени кристалличности и стабильности кристалличе­ской структуры. Когда кристаллическая структура особенно стабильна, как, например, в ПА 66, то теп­ловое расширение уменьшается по сравнению с на­блюдаемым, например, в случае ПА 610, в котором устойчивость структуры ниже. Увеличение алкильной части в макромолекуле полиамида уменьшает межмо­лекулярное взаимодействие и, следовательно, увели­чивает термический коэффициент расширения. Для аморфной составляющей полиамидов характерны бо­лее высокие значения термического коэффициента

Таблица 3.13. Влияние степени кристалличности на термический коэффициент линейного расширения в области 0—60 °С

Степень кристалличности,

Полиамид

%

Термический коэффициент линейного

Расширениях 105, град-1

35 15

35 20

Быстро охлажденный Медленно охлажденный Быстро охлажденный Медленно охлажденный Быстро охлажденный Медленно охлажденный

Расширения по сравнению с кристаллическими обла­стями. Эти общие положения суммированы в табл. 3.13 [51], в которой собраны значения коэффициентов линейного расширения гомополиамидов с различной степенью кристалличности.

Введение инертных наполнителей в полиамиды по­нижает термический коэффициент расширения. На­пример, коэффициент линейного расширения ненапол - ненного ПА 66 равен 9-Ю-5 град-1, а при введении в этот полимер мелко раздробленного графита коэф­фициент понижается до 7,6- Ю-5 град-1. Волокнистые наполнители оказывают аналогичное влияние. Кроме того, они могут вызывать дополнительные эффекты вследствие ориентации волокна. Влияние ориентации стеклянного волокна на коэффициент линейного рас­ширения ПА 66 иллюстрируют приведенные ниже дан­ные [52]:

ПА 66...........................................................

ПА 66 + 33% стеклянного волокна

Ориентированного. . . неориентированного. .

Термический коэффициент линейного

Град Теплофизические свойства

9

2,8

5

Тепловое расширение стеклонаполненных поли­амидов в направлении ориентации волокна меньше, чем расширение образцов, в которых преимуществен­ная ориентация наполнителя отсутствует. Этот фактор необходимо принимать во внимание при расчетах ра­ботоспособности стеклонаполненных полиамидов.

Тепловое расширение полиамидов может изме­няться при введении в их состав небольших количеств некоторых неорганических соединений. Например, до­бавление к ПА 66 около 2% дисульфида молибдена приводит к понижению коэффициента линейного рас­ширения на 40%. Это объясняется увеличением упо­рядоченности структуры полимера под влиянием до­бавки.

Теплопроводность и теплоемкость

Природа и структура полимера оказывают неболь­шое влияние на теплопроводность ненаполненных по - , лиамидов. Влияние температуры на теплопроводность также невелико. Например, теплопроводность ПА 6 уменьшается всего на 16% при возрастании темпера­туры с 20 до 100 °С [53]. Как и следовало ожидать, кристаллические и ориентированные области поли­амидов имеют более низкую теплопроводность по сравнению с аморфным полимером того же состава. Значения коэффициентов теплопроводности наиболее распространенных линейных полиамидов приведены ниже [54]:

ПА 6 ПА 66 ПА 610 ПА 8 ПА 11 ПА 12

Коэффициент те­плопроводности,

Ккал/(м • ч • °С) 0,24 0,21 0,19 0,20 0,25 0,28

Приведенные величины никак не отражают роли таких факторов, как внутренние напряжения, содер­жание остаточной влаги и мономера, которые изме­ряют теплопроводность полиамидов. Эти факторы так­же влияют на тепловое расширение полиамидов. По­этому при эксплуатации изделий из полиамидов сле­дует, по мере возможности, учитывать условия их производства и применения. Например, необходимо учитывать, что коэффициент теплопроводности поли­мера зависит от ориентации по отношению к направ­лению течения расплава при формовании. Наполни­тели изменяют теплопроводность полиамидов. В об­щем случае роль наполнителей может быть оценена, исходя из их собственной теплопроводности.

Значения теплоемкости промышленных полиами­дов находятся в интервале 0,4—0,58 ккал/(г-°С). Для наполненных полиамидов эти значения изменяются незначительно.

Теплостойкость

Сохранение механических свойств изделий из пластмасс при повышении температуры весьма жела­тельно и большинство полиамидов в значительной сте­пени обладают этим свойством. Эту характеристику материала называют теплостойкостью. Измерения теплостойкости производят различными методами, де­тально описанными в известных стандартах, напри­мер ASTM D 648, DIN 53458, VDE 0302/III [4].

Результаты, полученные при использовании этих методов, необходимы для выбора материала при его применении в изделиях, различного назначения. Из упомянутых трех стандартизованных методов предпо­чтительным является ASTM D 648, поскольку реко­мендуемые нагрузки в этом случае наиболее близки к практически применяемым. Поэтому значения, по­лученные по методу ASTM D 648, наиболее надежны. Теплостойкость наполненных полиамидов, определен­ная по этому методу, свидетельствует о повышении жесткости полиамидов при введении в них наполни­теля. Ниже показано, как влияет природа полиамида и введение наполнителя на теплостойкость [18]:

ПА 66 + 33% ПА 6 + 33%

ПА 66 ПА 6 ПА 610 ПА 11 стеклянного стеклянного

Волокна волокна

Теплостойкость при нагрузке

4,6 кгс/см2 190 155 150 145 254 216

18,5 кгс/см2 75 70 57 50 245 194

При введении в ПА 6 или 66 стеклянного волокна теплостойкость значительно увеличивается. Поэтому наполнение стеклянным волокном рекомендуется для изделий, работающих при повышенных температурах, если при этом необходимо сохранение их твердости.

ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДОВ

Технология производства ПВХ окон и оборудование для решения задач

Сегодня мы расскажем о технологии производства ПВХ и металлопластиковых окон, а также объясним, какое оборудование и на каких этапах для этого используется. Эти знания не будут лишними, если вы собрались …

Гидролитическая полимеризация лактамов

Если раскрытие цикла осуществляется при ката­литическом действии воды, т. е. происходит гидроли­тическая полимеризация, то при этом число образую­щихся активных центров, на которых происходит рост цепи, пропорционально первоначальной концентрации воды или …

ЭКСТРУЗИЯ

Процесс экструзии отличается от литья под давле­нием тем, что в первом случае получают изделие, форма поперечного сечения которого в различных точках однакова, в то время как при литье под давле­нием …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.