Полимерлі материалдардың термотұрақтылығын бақылау үшін қандай сипаттамаларды қолдануға болады?

Полимерлі материалдардың термотұрақтылығын бағалау үшін екі түрлі сипаттаманы қолданады: полимердің берілген температураға ыдыраусыз төзу уақыты t_нр және термодеструкция басталатын уақыт Т_нр. Термотұрақтылықты бағалау әдістері деструкция кезінде жүретін құбылыстарға негізделген. Олар – полимердің қасиеттерінің өзгеруі (балқыманың тұтқырлығы, молекулалық масса, беріктілік қасиеттері), түсі мен мөлдірлігінің өзгеруі, деструкция өнімдерінің бөлінуі және т.б.

Термотұрақтылықты бағалау үшін әдетте реологиялық әдіс қолданылады. Ол берілген температурада балқыманың тұтқырлығы өзгеріссіз қалатын уақыт аралығын өлшеуге негізделген.

Тұтқырлықтың термиялық әсердің ұзақтығына тәуелділігін анықтау үшін ротациялық та, капиллярлы да вискозиметрлер қолданылуы мүмкін.

Поливинилацетальдардың, фторопласттардың және басқа да материалдардың термотұрақтылығын қыздыру кезіндегі массасын жоғалтуы арқылы бағалайды. Ыдырау басталатын сәт масса жоғалтудың жылдамдығының тез өсуімен сипатталады. Сынаққа термошкаф, аналитикалық таразы, сағат және бюкстер қажет.

Кейде полимердің термотұрақтылығын бағалау үшін берілген уақыт аралығында белгілі бір температурада қыздырғаннан кейінгі массасын жоғалтуының мәнін анықтау қолданылады.

Полимердің ыдырау температурасын табудың ең жеңіл және әмбебап әдісі материалды қыздыру кезінде бөлінетін ұшқыш заттардың қысымның өсу кинетикасын анықтауға негізделген. Ыдырау температурасын «ұшқыш заттар қысымы – уақыт» қисығының секірмелі өзгерістері арқылы табады.

Полимердің ыдырау температурасын ұшқыш заттардың қысымының өсу кинетикасы арқылы (б) анықтаудың әдістемесінің және құралының схемасы (а):

Сыналатын материал бар сынауық; 2 – кран; 3 – сынапты манометр; 4 – термостат; 5 – термометр.

І – «температура-уақыт» тәелділігі; ІІ – «ұшқыш заттар қысымы-уақыт» тәуелділігі.

Бұйымның қасиеті мен термотұрақтылығының өзара байланысын табыңыз.

Полимерлердің бір физикалық күйден екіншісіне ауысуы, осы ауысулардың ерекшеліктері, сонымен қатар полимерлердің термотұрақтылығы осы материалдарды өңдеу процестерінде маңызды рөл ойнайды. Себебі бұл сипаттамалар алдын ала қыздыру және пластикация сатысында және қалыптау мен салқындату сатыларында полимердің күйін анықтайды. Шынылану және жұмсару температуралары бойынша алдын ала кептіру мен қыздыру температураларын таңдайды және бұйымдардың жылутұрақтылығын бағалайды.

Термотұрақтылығы төмен полимерлі материалды өңдегенде термодеструкция нәтижесінде балқыманың тұтқырлығы төмендейді немесе жоғарылайды (полимердің тігілуі жүреді). Тігілу полимер тізбегіне қатаңдық береді де, бағдаралану дәрежесін және соған байланысты құймалы және экструзионды бұйымдардың анизотропиясын арттырады. Кейде термиялық ыдырау дайын бұйымдардың бетінің қараюы мен көбіктердің түзілуіне алып келуі мүмкін. Термодеструкция бұйымдардың беріктілік қасиеттеріне кері әсер етеді.

Термодеструкция нәтижесінде үлдіртүзілудің температурасы мен уақыты төмендейді, жабындылардың физика-механикалық қасиеттері, кейде сәндік қасиеттері нашарлайды.

Полимерлі материалдың төмен термотұрақтылығы мен термомеханикалық қабілетінің ерекшеліктеріне негізделген ақаулардың алдын алуын пайдалануды көрсетіңіз.

Т_ақ мен Т_кр интервалы тар полимердің өңделу жағдайларын жақсарту екі жолмен жүзеге асырылуы мүмкін:

- Пластификаторлар қосу;

- Модифицирлейтін қоспаларды (Т_ақ төмендетеді) немесе тұрақтандырғыштарды қосу (Т_кр төмендетеді).

Аталған қоспаларды полимерді алу кезінде де, композицияны құру кезінде де қосса болады.

Өңдеудің жоғары температураларын қажет ететін материалдардың пластикация уақытын төмендету үшін шикізатты алдын ала Т_б (Т_ақ) температурасына жақын температураға дейін қызыдырып алу керек. Егер алдын ала қыздыруға қарамастан қыздыратын элементтердің қуаттылығы берілген температуралық режимді ұстап тұруға жеткіліксіз болса, онда балқыманың температурасын пластикациялық цилиндрдің бетін асбестпен жауып, жылу шығынын азайтуға болады.

Тұтқыраққыш күйге тез ауысатын полимерлерді қысыммен құю жағдайында полимердің құю жүйелерінде ерте қатып қалмауы үшін қалып температурасын жеткілікті жоғары дәрежеде ұстап тұру керек.

Жылутұрақтылығы төмен материалдарды экструзия және қысыммен құю кезінде сығылу дәрежесі аз (1,5-1,8) және бір немесе 2 зонасы бар (салу және тығыздау немесе тек тығыздау) салқындатылатын бұрамдықтарды қолданған ыңғайлы. Пластикациялық цилиндрден шығарда балқыманың температурасын термопарамен реттеген дұрыс.

Термотұрақтылығы төмен полимерлерден жасалған жабындыларды инертті ортада немесе вакуумда қалыптаған дұрыс.