Макрокинетика кристаллизации полимеров и ее приложение к моделированию процесса получения изделий из поликапроамида

• Автор: Кипин, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 139 c. : ил

1. НЕКОТОРЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Математическое описание кинетики кристаллизации полимеров из расплава

1.2. Неизотермическая кристаллизация. Влияние температуры на скорость фазового перехода в высокомолекулярных соединениях

1.3. Кинетика кристаллизации полимеров в условиях теплообмена

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРОВ

2.1. Кристаллизация полимеров в изотермических условиях

2.2. Неизотермические методы исследования кинетики фазовых превращений в полимерных материалах
2.2.1. Использование дифференциальной сканирующей калориметрии для изучения кинетики кристаллизации поликапроамида

2.2.2. Неизотермическая кристаллизация поли-калроамида в блоке

3. КИНЕТИКА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРОВ ИЗ РАСПЛАВА В

ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
3.1. Математическое описание кинетики фазовых превращений в полимерных материалах
3.2. Сравнительный анализ уравнения Аврами и макрокинетического уравнения
3.3. Описание экспериментальных данных по кинетике изотермической кристаллизации полимеров
4. МАКРОКИНЕШКА НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
ПОЛИМЕРОВ
4.1. Квазистатическая модель неизотермической кристаллизации полимеров
4.2. Нераспределенная система. Кинетика фазовых превращений в условиях линейного охлаждения
4.3. Распределенная система. Неизотермическая кристаллизация полимеров в плоском реакторе
4.4. Определение пространственно-временного распределения температуры и степени кристалличности в изделиях различных размеров и геометрической формы
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

-ВВЕДЕНИЕ
В последние годы широкое распространение получают процессы изготовления крупногабаритных изделий из гибкоцепных кристаллизующихся полимерных материалов. Это связано с созданием больших литьевых машин, а также с развитием методов "мономерного литья" или RIM -процессов. В свою очередь, это привело к новым проблемам, обусловленным большим соотношением массы к поверхности кристаллизующихся изделий. Проблема в целом связана с двумя обстоятельствами. Во-первых, при кристаллизации, как известно, имеет место интенсивные тепловыделения, вследствие чего темпераг тура может повышаться на десятки градусов, вызывая тем самым изменение скорости процесса. И, во-вторых, вследствие теплоотдачи в окружающую среду температура в объеме изделия становится неоднородной, что приводит и к существенной неоднородности степени кристалличности и, как следствие этого, к появлению деформационной неоднородности по толщине изделия. В результате возникают значительные по величине напряжения, которые способствуют появлению кратеров и трещий, а иногда приводят и к полному разрушению изделия.
Основной путь решения этой проблемы заключается в научнообоснованном выборе оптимальных технологических параметров (температуры формы, начальной температуры расплава полимера, режимов охлаждения и т.д.), использование которых позволит свести к минимуму уровень остаточных напряжений, а значит и получить изделия требуемого качества. Для этого, однако, необходим расчет как

условий теплообмена и уравнение теплового баланса в расчетах не участвует. Благодаря этому можно создать условие, когда температура в кристаллизующемся полимере будет меняться строго линейно:
ТСр = Тн - jut ,
где ТСР - температура окружающей среды; Тн ~ начальная температура (обычно Тн > Тп°п , где Тп°а - равновеоная температура плавления полимера), JU - скорость охлаждения, t -время. Скорость охлаждения постоянная во времени при проведении одного опыта и может изменяться дискретно для различных экспериментов. Обычно скорости охлаждения варьируются в пределах от 0,1 до 120 град/мин.
В дифференциальной сканирующей калориметрии схема измерения так же, как и термографии, тепловая. В рабочую и эталонную ячейки введены электронагреватели, снабженные следящей системой. Процесс проводится так, чтобы разность температур между ячейками была равна нулю. Для этого включается и автоматически регулируется нагреватель либо в эталонной (экзотермический процесс), либо в рабочей (эндотермический процесс) ячейках. Скорость тепловыделения dQ/dt равна электрической мощности.
Для изучения кинетики кристаллизации полимеров, как правило, используют либо специально разработанные (с учетом конкретных условий фазового перехода и специфики исследуемого материала) калориметры, либо установки промышленного изготовления [41-43] . Но в том и другом случае определяющими являются рабочий диапазон температур, порог чувствительности, скорости нагрева или охлаждения, погрешности измерения температуры и скорости тепловыделения.
В данной работе для получения экспериментальных данных был использован дифференциальный сканирующий микрокалориметр