Понятие адгезионной прочности
Зависимость адгезионной прочности от толщины слоя адгезива
Термодинамический подход к изучению и регулированию взаимодействия полимеров с наполнителями
Метод определения краевого угла смачивания
Определение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве
Хранение сырья
Расчет естественного освещения
Электроустановок специального назначения нет
Расчет материальных затрат
Навигация
Определение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве
Полимеры
73958
знаков
13
таблиц
0
изображений
2.2.5. Определение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве
Испытание образцов на прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве проводили по ГОСТ 14236-81 с обработкой результатов испытаний по ГОСТ 14359-60 на разрывной машине “TIRATEST-2150”. Шкалу нагрузок выбираем таким образом, чтобы измеряемая нагрузка находилась в пределах 10….90% от номинального значения шкалы. Расстояние между зажимами – (30 ± 5)мм. Испытания проводятся на образцах шириной (10 ± 0,2)мм, вырезанных из стеклоткани и различных видов бумаг. Бумага различается по сопротивлениям.
Образцы готовили методом прессования при температуре 170-1900С.
Образцы, взятые для испытания, должны иметь гладкую, ровную поверхность, края образцов должны быть без зазубрин и других видимых дефектов.
Скорость раздвижения зажимов испытательной машины (35±5)мм/мин. За результат испытания принимаем среднее арифметическое десяти измерений.
III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБСУЖДЕНИЕ
Целью настоящей работы являлось повышение адгезионной прочности в системах “полимер-стеклоткань” и “полимер-бумага”.
Для повышение адгезионной прочности использовались модификаторы и поверхностно-активные вещества (ПАВ).
В качестве связующего для композиционных материалов в настоящее время использовался полиамид марки 548.
На первом этапе работы в качестве модификатора использовался полибутилентерефталат. Необходимым, но недостаточным условием образования прочных адгезионных соединений является хорошее смачивание. Были получены зависимости краевого угла смачивания на бумаге с различным содержанием углеродных волокон (рис.1) и стеклоткани (таблица 1). Как видно из графиков, представленных на рис.1, лучшей смачивающей способностью обладает композиция с 50%-ным содержанием ПБТ. Небольшой максимум значения краевого угла смачивания наблюдается для бумаги с сопротивлением 70 Ом. Из таблицы 1 видно, что лучше смачиваются образцы при 50%-ным содержанием ПБТ, а минимальные значения краевых углов смачивания имеют образцы на основе полиэтилена высокого давления.
Таблица 1
Значения краевых углов смачивания (cosq) исследуемых композиций
| № | Образцы | Чистый ПА | Смесь ПА +10% ПБТ | Смесь ПА +20% ПБТ | Смесь ПА +50% ПБТ | ПЭВД |
| cosq | cosq | cosq | cosq | cosq | ||
| 1 | Стеклоткань | 0,6518 | 0,7453 | 0,6365 | 0,9046 | 0,6939 |
| 2 | Стеклоткань (тв.) | 0,7427 | 0,8055 | 0,8282 | 0,8709 | 0,5617 |
| 3 | Бумага 30 Ом | 0,6327 | 0,6709 | 0,6623 | 0,7591 | 0,5348 |
| 4 | Бумага 70 Ом | 0,6579 | 0,7318 | 0,6359 | 0,9229 | 0,6266 |
| 5 | Бумага 140 Ом | 0,5619 | 0,6951 | 0,6048 | 0,8832 | 0,5743 |
| 6 | Бумага 270 Ом | 0,6455 | 0,6789 | 0,6992 | 0,8345 | 0,4925 |
Влияние ПАВ на смачивание определяется прежде всего химической природой (составом) контактирующих веществ и самого ПАВ. Также влияние ПАВ на смачивание определяется в значительной мере физико-химическими закономерностям и адсорбции ПАВ из растворов на поверхностях раздела фаз, участвующих в смачивании.
Для оптимального управления смачиванием нужны количественные характеристики, позволяющие оценить влияние ПАВ на краевые углы и сравнить действие различных ПАВ. В работе были использованы три вида поверхностно-активных веществ: алкилбутил- аммоний хлорид, оксиалкиловый спирт, четвертичная соль амино - производная.
При использовании ПАВ, смачивание несколько улучшилось. В данной работе использовались два подхода к измерению краевого угла смачивания. В одном случае исследуемые образцы пропитывались непосредственно 10%-ным раствором ПАВ, в другом – пропитывались гранулы 10%-ным раствором ПАВ. Из таблиц 2 и 3 видно, что значения краевого угла увеличились при обработке образцов и гранул третьим ПАВ-ом, при использовании двух других поверхностно- активных веществ тоже произошло увеличение краевого угла смачивания.
С ПЭВД тоже произошли изменения краевого угла смачивания. Краевой угол смачивания между субстратом и адгезивом больше в том случае, если сами гранулы ПЭВД предварительно были обработаны третьим ПАВ.
Таблица 2
Значения краевых углов смачивания для полиэтилена высокого давления, модифицированного ПАВ-ами
| № | Образцы | ПЭВД | Образцы, обработанные 10%-ным раствором ПАВ | Гранулы, обработанные 10%-ным раствором ПАВ | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |||
| cosq | сosq | сosq | cosq | cosq | cosq | cosq | ||
| 1 | Стеклоткань I | 0,6939 | 0,5359 | 0,4856 | 0,5766 | 0,6072 | 0,5491 | 0,7115 |
| 2 | Стеклоткань II | 0,5617 | 0,7778 | 0,6208 | 0,6585 | 0,6335 | 0,5655 | 0,7162 |
| 3 | Бумага 70 Ом | 0,6266 | 0,6225 | 0,6292 | 0,6886 | 0,5457 | 0,4963 | 0,6976 |
Из ранее проведенных исследований было определено, что смесь с 20%-ным содержанием ПБТ обладает высокими прочностными характеристиками, и таким образом она может являться эталоном сравнения.
Таблица 3
Значения краевых углов смачивания для смеси ПА +20% ПБТ, модифицированного ПАВ-ами
| № | Образцы | Смесь ПА +20% ПБТ | Образцы, обработанные 10%-ным раствором ПАВ | Гранулы, обработанные 10%-ным раствором ПАВ | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |||
| cosq | сosq | cosq | cosq | cosq | cosq | cosq | ||
| 1 | Стеклоnкань I | 0,6365 | 0,6191 | 0,6725 | 0,7215 | 0,6476 | 0,7322 | 0,7176 |
| 2 | Стеклоткань II | 0,8282 | 0,7586 | 0,7599 | 0,7373 | 0,7212 | 0,5866 | 0,8788 |
| 3 | Бумага 270 Ом | 0,6992 | 0,6347 | 0,5476 | 0,6509 | 0,5735 | 0,6414 | 0,7187 |
1-ый ПАВ: алкилбутил-аммоний хлорид при n=12;
2-ой ПАВ: оксиалкиловый спирт (смесь оксиэтил и оксипропил);
3-ий ПАВ: четвертичная соль амино-производная.
Таким образом, проведенные исследования показали, что в случае ПА-548, наибольшее заметное улучшенное смачивание наблюдалось в композиции с 50%-ным содержанием ПБТ, а также в некоторых случаях и с 20%-ым содержанием ПБТ.
В случае ПЭВД исследования показали, что наиболее высокие значения краевых углов смачивания наблюдались, когда сами гранулы были обработаны третьим ПАВ-ом.
Существуют различные методы измерения адгезионной прочности. В зависимости от метода испытания за меру прочности адгезионного соединения могут быть приняты сила, энергия или время. Наиболее распространены методы неравномерного отрыва (отслаивания, расслаивания). Они позволяют выявить колебания в значениях адгезионной прочности на отдельных участках испытуемого образца. Кроме того, эти методы дают достаточно хорошую воспроизводимость результатов и довольно просты. Предположение об одновременном нарушении связи между адгезивом и субстратом по всей площади контакта ( лежащие в основе методов равномерного отрыва и сдвига) не всегда является правильным, так что усилие отрыва или сдвига, отнесенное к площади отрыва, можно рассматривать только как приближенную характеристику адгезионной прочности [2].
В данной работе наиболее удобным методом для изучения взаимодействия в исследуемых системах был метод расслаивания. Однако, все материалы на основе ПА имели высокую адгезионную прочность, при этом расслаивания не происходило, а разрушалась подложка (бумага или стеклоткань).
Поэтому этим методом оценить влияние ПБТ и ПАВ на адгезионную прочность в системах бумага – полимер, стеклоткань – полимер не представлялось возможным. Однако при исследовании ПЭВД метод расслаивания оказался успешным. Как видно из таблицы 4, лучшая прочность наблюдалась на чистом ПЭВД.
Таблица 4
Прочностные характеристики полиэтилена, модифицированного ПАВ-ами
| № | Образцы | ПЭВД | Пленка, пропитанная 10%-ным раствором ПАВ | ||
| 1-ый ПАВ | 2-ой ПАВ | 3-ий ПАВ | |||
| s,МПа | s, МПа | s, МПа | s, МПа | ||
| 1 | Стеклоткань I | 0,86 | 0,64 | 0,48 | 0,42 |
| 2 | Бумага 70 Ом | 0,63 | 0,43 | 0,47 | 0,29 |
Достаточно часто для повышения адгезионной прочности, ПЭ подвергают окислению. Как нам удалось показать, после обработки KMnO4 композиты на основе ПЭ имели высокую прочность и не расслаивались. Данные по окисленному ПЭ внесены в таблицу 5.
Таблица 5
Прочностные характеристики окисленного полиэтилена
| № | Образцы | Чистый ПЭВД | Окисленная пленка из ПЭВД |
| s,МПа | s, МПа | ||
| 1 | Стеклоткань I | 0,86 | 1,79 |
| 2 | Бумага 70 Ом | 0,63 | не расслаивается |
| 3 | Бумага 270 Ом | не расслаивается | |
Из приведенных в таблице 5 данных видно, что на стеклоткани I адгезионная прочность повысилась, а на бумаге с различным сопротивлением образцы не расслаивались. Это говорит о том, что имеет место высокая адгезионная прочность.
Так как не удалось оценить адгезионную прочность методом расслаивания на чистом и модифицированном полиамиде, был использован метод вырыва волокна.
Считается, что при максимальной толщине пленки наблюдается минимальная адгезионная прочность в системе полимер – волокно, из-за возникновения внутренних напряжений. В данной работе такой зависимости обнаружено не было.
Вероятно, что для систем на основе термопластов внутреннее напряжение играет меньшую роль.
Из данных, приведенных в таблице 6, видно, что введение ПБТ приводит к уменьшению прочности вырыва волокна.
Для композиции на основе ПЭВД исследования показали, что прочность на чистом ПЭВД лучше, чем для композиции на основе окисленного ПЭВД.
Таблица 6
Вырыв волокна
| № | чистый ПА | Смесь ПА +10% ПБТ | Смесь ПА +20% ПБТ | Смесь ПА +50% ПБТ | ПЭВД | Окисленный ПЭВД | ||||||
| Толщи на, мм | s, МПа | Толщи на, мм | s, МПа | Толщи на, мм | s, МПа | Толщи на, мм | s, МПа | Толщи на, мм | s, МПа | Толщи на, мм | s, МПа | |
| 1 | 0,49 | 5,11 | 0,47 | 11,13 | 0,49 | 10,68 | 0,63 | 5,78 | 0,67 | 4,41 | 0,46 | 2,47 |
| 2 | 0,58 | 22,36 | 0,46 | 2,47 | 0,61 | 1,12 | 0,70 | 13,32 | 0,62 | 13,94 | 0,41 | 14,98 |
| 3 | 0,54 | 16,01 | 0,50 | 8,64 | 0,55 | 2,48 | 0,67 | 12,22 | 0,59 | 5,39 | 0,51 | 9,81 |
| 4 | 0,58 | 21,18 | 0,37 | 35,04 | 0,73 | 10,59 | 0,69 | 10,22 | 0,52 | 16,19 | 0,53 | 12,0 |
| 5 | 0,37 | 7,99 | 0,44 | 4,14 | 0,62 | 1,10 | 0,69 | 10,55 | 0,60 | 4,93 | 0,46 | 3,96 |
| 6 | 0,57 | 24,34 | 0,40 | 8,53 | 0,53 | 3,43 | 0,65 | 7,35 | 0,57 | 8,38 | 0,51 | 1,78 |
| 7 | 0,54 | 15,59 | 0,38 | 9,58 | 0,54 | 5,48 | 0,59 | 13,11 | 0,59 | 1,54 | 0,65 | 4,53 |
| 8 | 0,69 | 36,92 | 0,47 | 27,10 | 0,55 | 21,51 | 0,62 | 14,31 | 0,66 | 4,48 | 0,45 | 6,57 |
| 9 | 0,65 | 3,49 | 0,45 | 22,24 | 0,64 | 6,04 | 0,67 | 12,56 | 0,58 | 15,29 | 0,48 | 8,0 |
| 10 | 0,70 | 15,27 | 0,40 | 13,65 | 0,49 | 0,93 | 0,64 | 9,24 | 0,46 | 8,41 | 0,49 | 4,1 |
| 11 | 0,51 | 12,04 | 0,44 | 9,82 | 0,70 | 6,82 | 0,63 | 10,11 | 0,49 | 1,86 | 0,36 | 7,58 |
| 12 | 0,66 | 16,89 | 0,46 | 10,88 | 0,61 | 19,76 | 0,65 | 12,25 | 0,52 | 5,69 | 0,58 | 4,7 |
| XСР | 16,43 | 13,60 | 7,49 | 10,92 | 7,54 | 6,7 | ||||||
Так как нам не удалось прямым методом оценить адгезионную прочность в системах бумага – полимер, стеклоткань-полимер, мы оценивали композиционные материалы по прочности готовой композиции. Полученные результаты представлены в таблице 7 и на рис.2, 3 .
Таблица 7
Прочностные характеристики композиций
| № | Образцы | Исходный материал | ПА + 10%ПБТ | ПА + 20%ПБТ | ПА + 50%ПБТ | Чистый ПА | ПЭВД | ||||||
| s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | ||
| 1 | Стеклоткань I | 31,73 | 8,1 | 84,65 | 8,5 | 193,79 | 5,6 | 133,51 | 4,6 | 19,54 | 8,8 | 144,16 | 7,4 |
| 2 | Стеклоткань II | 103,84 | 8,7 | 253,18 | 8,8 | 173,79 | 4,8 | 167,72 | 5,5 | 35,48 | 7,8 | 172,97 | 8,0 |
| 3 | Бумага 30 Ом | 28,53 | 7,1 | 26,92 | 7,2 | 60,39 | 3,5 | 46,85 | 3,8 | 24,06 | 4,6 | 49,68 | 6,4 |
| 4 | Бумага 70 Ом | 28,45 | 7,9 | 39,54 | 6,3 | 63,12 | 3,5 | 46,43 | 4,1 | 75,11 | 6,2 | 33,41 | 6,4 |
| 5 | Бумага 140 Ом | 41,77 | 8,3 | 30,87 | 6,2 | 84,73 | 4,2 | 41,19 | 4,0 | 34,01 | 5,1 | 66,25 | 7,2 |
| 6 | Бумага 270 Ом | 43,12 | 7,7 | 50,91 | 6,4 | 53,76 | 3,6 | 44,77 | 3,3 | 17,08 | 7,9 | 49,07 | 6,3 |
| 7 | Пленка | 15,48 | 27,67 | 23,49 | 1,56 | 12,56 | 1,94 | 28,09 | 243,3 | 15,30 | 567,56 | ||
Из графиков зависимостей, приведенных на рис.2, можно видеть, что максимальную прочность имеет система на основе ПА + 20% ПБТ. Дальнейшее увеличение содержания ПБТ не приводит к улучшению прочностных характеристик, что вероятно обусловлено понижением когезионной прочности самого полимера.
Система на основе ПЭ имеет прочность сопостовимую с прочностью немодифицированного ПА.
Незначительное влияние на ПЭВД произвели ПАВ. В исследовании ПЭВД использовали два подхода, в одном случае отпрессовали пленку из ПЭВД и затем обработали ее 10%-ным раствором ПАВ, в другом – обрабатывали 10%-ным раствором ПАВ испытываемые образцы (бумага 70 Ом).
Результат показал, что в первом случае, то есть когда пленку обрабатывали ПАВ, то прочностные характеристики повышаются, повышаются эти характеристики и во втором случае, если сравнивать с композицией на основе чистого ПЭВД. Полученные данные сведены в таблицу 8.
Таблица 8
Прочностные характеристики полиэтилена высокого давления, модифицированного ПАВ-ами
| № | Образцы | ПЭВД | Пленка, обработанная 10%-ным раствором ПАВ | Образцы, обработанные 10%-ным раствором ПАВ | |||||||||||
| 1-ый | 2-ой | 3-ий | 1-ый | 2-ой | 3-ий | ||||||||||
| s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | s, МПа | e,% | ||
| 1 | Бумага 70 Ом | 33,4 | 6,4 | 20,4 | 5,7 | 37,6 | 9,9 | 49,9 | 10 | 47,1 | 5,3 | 24,6 | 8,8 | 36,3 | 9,8 |
Также существенное влияние ПАВ произвели и на композицию на основе ПА +20% ПБТ.
Таблица 9
| № | Образцы | ПА +20% ПБТ | Пленка, обработанная 10%-ным раствором ПАВ | Образец, обработанный 10%-ным раствором ПАВ | |||||||||||
| 1-ый | 2-ой | 3-ий | 1-ый | 2-ой | 3-ий | ||||||||||
| s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | s,МПа | e,% | ||
| 1 | Стеклоткань | 193,79 | 5,6 | 263,3 | 10,42 | ||||||||||
| 2 | Стеклоткань (тв.) | 173,79 | 4,8 | 233,14 | 11,5 | ||||||||||
| 3 | Бумага 270 Ом | 53,76 | 3,6 | 72,43 | 7,8 | 62,31 | 8,1 | 62,08 | 8,2 | 64,6 | 8,8 | 48,63 | 8,2 | 37,58 | 9,3 |
IV.Описание технологической схемы производства
4.1 Прием сырья
Сырье в мешках или контейнерах транспортируется из вагонов системой электротранспортеров, укладывается партиями на поддоны и межцеховым траспортом перевозится в цеховой склад сырья.
При приемке сырья в любой упаковке обязательно должен вестись учет прибывшего сырья, для чего могут быть использованы специальные весы.
Похожие работы
... п.) является адсорбция молекул полимера поверхностью. В зависимости от характера адсорбции и формы цепей в расплаве или растворе свойства поверхностных слоев будут различными. Исследование релаксационных процессов в полимерах, находящихся на границе раздела с твердыми телами, представляет теоретический и практический интерес в связи с проблемой создания конструкционных наполненных полимерных ...
... химических связей, соединяющих основные звенья углеродной цепи, под действием акрилонитрильных группы – СН2—СН- и I CN атомов фтора приводит к повышению термической устойчивости полимеров. Так, в сополимере стирола и акрилонитрила под действием акрилонитрильной группы прочность связи С-С в основной цепи повышается с ...
войства образующихся веществ необходимо для успешной борьбы с ними. Классификация полимеров Классификация полимеров по составу основной цепи макромолекул (наиболее распространенная): I. Карбоцепные ВМС – основные полимерные цепи построены только из углеродных атомов II. Гетероцепные ВМС – основные полимерные цепи, помимо атомов углерода, содержат гетероатомы (кислород, азот, фосфор, серу и т.д.) ...
... (9, 10 класс). Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработка элективного курса по данной теме является актуальной. ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС» II. 1. Программа курса профильной ориентации для учащихся 9 класса в рамках предпрофильной подготовки по курсу «Полимеры вокруг нас» Пояснительная записка Программа элективного курса «Полимеры ...
0 комментариев