ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДОВ

Технологические свойства полиамидов

По технологическим свойствам промышленные по­лиамиды, перерабатываемые литьем под давлением, отличаются от других термопластов следующими по­казателями; низкой вязкостью, высокой температурой расплава; узким температурным интервалом перера­ботки, ограниченным температурами плавления и раз­ложения; чувствительностью к влаге; резким перехо­дом из твердого состояния в жидкое.

При переработке полимеров с низкой вязкостью расплава необходима специальная конструкция сопла для предотвращения вытекания расплава. Самым про­стым по конструкции является сопло с обратным ко­нусом, направленным вершиной к цилиндру. Наибо­лее эффективны сопла, снабженные пружиной, кото­рая в нормальном положении закрывает выход из сопла и открывает его во время движения поршня вперед. Для предотвращения вытекания при впрыске очень жидкого расплава оформляющие части формы и другие контактирующие поверхности должны быть хорошо подогнаны. Образуемый облой трудно уда­ляется из-за высокой прочности и эластичности поли­амидов.

Объемная усадка расплава довольно высока (16—17%) ввиду высоких температур литья, а также из-за того, что при охлаждении образуется кристал­лическая структура. Для устранения этого явления требуются очень высокие давления формования.

При литье полиамидов потери давления как будто бы должны быть меньше, чем при переработке других термопластов из-за повышенной текучести расплава. Однако из-за узкого температурного интервала пере­работки при случайном снижении температуры поли­мер может застывать в литниковых каналах. В связи с этим заполнение формы необходимо осуществлять при более высоком давлении, чем при литье других термопластов. Кроме того, очень важно определить оптимальные размеры используемых впусков; в слиш­ком узких впусках в результате действия больших сил трения повышается температура расплава и уве­личивается вероятность прохождения процессов тер­модеструкции; слишком широкие впуски способствуют сокращению длительности заполнения формы, но мо­гут привести к «выплескиванию» расплава.

Влияние условий формования высокотекучего ма­териала на качество готового изделия подробно опи­сано в посвященной этой проблеме монографии [1].

Из-за узкого допустимого температурного интер­вала переработки большинства полиамидов система обогрева литьевых машин должна быть оснащена уст­ройствами, обеспечивающими надежное регулирова­ние температуры. Колебания температуры стенки ци­линдра более чем на ±1 °С считаются нежелатель­ными. Следует отметить, что для расплавления поли­амидов требуется тепла больше, чем для расплавле­ния других распространенных термопластов. Это вид­но из данных, приведенных ниже [1]:

Общее потребление тепла

Для перехода твердого полимера в расплавлеииоз состояние, ккал/'кг

Полистирол общего назна­чения 65

Полиэтилен низкой плотно­сти 140—170

Полиэтилен высокой плот­ности 170—200

TOC \o "1-3" \h \z Полиацетали.................... 100

Полиамиды..................... 150—180

Полиакрилаты................. 70

Полипропилен.................. 140

Поливиннлхлорид............. 40—85

Ацетат целлюлозы.... 70

Ацетобутират целлюлозы. 65

Сополимер АБС............... 75—95

Сополимеры стирола с ак-

Рилонитрилом.............. 65—85

Превышение температуры расплава полиамида сверх допустимой границы интервала переработки мо­жет происходить либо из-за плохого регулирования температуры, либо вследствие выделения дополни­тельного количества тепла при трении расплава во впускных каналах. Все это ведет к термодеструкцйи материала и ухудшению его свойств. Вероятность де­структивных процессов также возрастает тогда, когда длительность пребывания пластицированного мате­риала в нагревательном цилиндре велика. Это наблю­дается при формовании мелких деталей на машинах с большим объемом цилиндра. Поэтому необходимо избегать несоответствия между типоразмером машины и массой изготовляемых деталей. Прочность линии спая, образующегося в результате соединения в поло­сти формы двух фронтов расплава, уменьшается при окислении воздухом горячего расплава. При высоких скоростях заполнения полости формы в результате захватывания воздуха и последующего его сжатия может произойти перегрев материала. Вследствие этого на поверхностях деталей появляются темные и коричневые вкрапления. Этого можно избежать, сде­лав в форме вентиляционные отверстия.

Влияние влаги на свойства полиамидов было по­дробно описано в гл. 3. При литье под давлением очень важно, чтобы влагосодержание полимера, по­ступающего в загрузочный бункер, не превышало 0,2%; в противном случае формование затрудняется, а на формующих поверхностях появляются заметные разводы или блестящие точки. Поэтому материал дол­жен поступать на переработку непосредственно из за­крытых контейнеров, которые не следует открывать заранее. Непереработанные материалы должны снова упаковываться в герметичную тару (и вновь подсуши­ваться перед упаковкой) для уменьшения влагосодер - жания до минимально возможного. Опыт показал [2], что отходы в виде литников могут использоваться для повторной переработки без предварительной подсушки при условии, что они будут тут же после изготовления и дробления загружены в машину. В противном слу­чае необходима дополнительная подсушка. Однако иногда необходимо избегать вторичной переработки отходов, например, если обнаружено, что при формо­вании происходит значительное уменьшение молеку­лярной массы полимера (определенное, например, по изменению вязкости раствора). Вторичная перера­ботка в таких случаях может привести к ухудшению качества изделий.

Особенности переработки полиамидов

Выше были рассмотрены технологические свой­ства, характерные для всех полиамидов. Тем не менее для каждого представителя этого класса полимеров характерны свои особенности, которые необходимо учитывать при переработке.

Полиамид 66. Производство полиамида 66 полу­чило наибольшее распространение в США и Велико­британии. Температурный интервал переработки этого полимера составляет 265—300 °С. Он ограничен с од­ной стороны температурой плавления, а с другой —; температурой начала заметной деструкции. При пере­работке ПА 66 необходимо осуществлять строгий кон­троль и регулирование температур по зонам нагрева­тельного цилиндра и обогреваемого сопла. ПА 66 ха­рактеризуется высоким влагопоглощением, поэтому должны приниматься все меры предосторожности, обеспечивающие сохранение его в сухом виде до на­чала переработки. Ввиду высокой температуры плав­ления и образования кристаллической структуры после формования ПА 66 отличается наибольшей объемной усадкой (16—17%) по сравнению с другими полиамидами.

Полиамид 6. Этот полимер (более распространен­ный в Европе, чем полимер ПА 66) в ряду полиами­дов занимает первое место в мире по объему перера­ботки его в изделия. По сравнению с ПА 66 он имеет более низкую температуру плавления (220°С) и более широкий интервал переработки (220—290 °С).

Полиамид 610. Этот полиамид имеет примерно ту же температуру плавления (222°С), что и ПА 6, но более широкий температурный интервал переработки. Усадка ПА 610 меньше, чем ПА 66.

Полиамиды 11 и 12. Температуры плавления этих полиамидов соответственно равны 186 и 175 °С (т. е. это самые низкие температуры по сравнению с дру­гими полиамидами), однако температуры переработки при литье под давлением достигают 220—280 °С, что определяется особенностями перерабатывающего обо­рудования. Полиамиды 11 и 12 характеризуются наи­меньшими по сравнению со всеми другими промыш­ленными полиамидами усадкой в форме и влагопо - глощением. Поэтому изделия из ПА 11 и 12 отли­чаются наибольшей размерной стабильностью. Перед переработкой гранулы этих полиамидов необходимо подсушивать до содержания влаги не более 0,2%. На основе указанных полиамидов, особенно ПА 11, раз­работано большое количество ненаполненных мате­риалов, различающихся по вязкости расплава, а так­же композиций, содержащих различные наполнители.

Другие типы полиамидов. На основе полиамидов, упомянутых выше, получают различные сополимеры, предназначенные для переработки литьем под давле­нием. Обычно эти материалы отличаются небольшой степенью кристалличности и низкой температурой плавления. Их используют для изготовления изделий с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам, про­зрачностью и других изделий специального назначе­ния.