Натуральные полимерные материалы, такие как дерево, кожа и шерсть, человечество использовало с начала истории, а синтетическиеполимерыстало возможным только после развития резиновой технологии в 1800-х годах.Первый синтетический полимерный материал, целлулоид, был изобретен Джоном Уэсли Хаяттом в 1869 году из нитрата целлюлозы и камфоры.Крупным прорывом в области синтетических полимеров стало изобретение бакелита Лео Хендриком Бекеландом в 1907 году. Работы Германа Штаудингера в 1920-х годах ясно продемонстрировали макромолекулярную природу длинных цепочек повторяющихся звеньев.1 Слово «полимер» происходит от греческого языка и означает «множество». части».Быстрый рост полимерной промышленности начался незадолго до Второй мировой войны с разработки акриловых полимеров, полистирола, нейлона, полиуретанов и последующего внедрения полиэтилена, полиэтилентерефталата, полипропилена и других полимеров в 1940-х и 1950-х годах.Хотя в 1945 году было произведено всего около 1 миллиона тонн, производство пластмасс по объему превысило производство стали в 1981 году, и с тех пор этот разрыв постоянно растет.
Термопласты обычно перерабатываются в расплавленном состоянии.Расплавленные полимеры имеют очень высокие значения вязкости и демонстрируют способность разжижаться при сдвиге.По мере увеличения скорости сдвига вязкость уменьшается из-за выравнивания и распутывания длинных молекулярных цепей.Вязкость также уменьшается с повышением температуры.Помимо вязкости, расплавленные полимеры обладают эластичностью.Эластичность ответственна за ряд необычных реологических явлений.1,5 – 7 К ним относятся релаксация напряжений и различия в нормальных напряжениях.Медленная релаксация напряжений является причиной замораживания напряжений в изделиях, полученных литьем под давлением и экструдированных.Разности нормальных напряжений ответственны за некоторую нестабильность потока во время обработки, а также за экструдированное набухание, т.е. за значительное увеличение площади поперечного сечения при выдавливании расплавленного материала из матрицы.
Важнейшими операциями по переработке полимеров являются экструзия и литье под давлением.Экструзия требует больших материалов, а литье под давлением — трудоемко.Оба эти процесса включают следующую последовательность стадий: (а) нагрев и плавление полимера, (б) закачку полимера в формовочную установку, (в) придание расплаву необходимой формы и размеров и (г) охлаждение и затвердевание катиона. .Другие методы обработки включают каландрирование, выдувное формование, термоформование, компрессионное формование и ротационное формование.Данными методами перерабатываются более 30 000 марок полимеров.Пригодность материала для конкретного процесса обычно определяется на основе индекса плавления (MFI, также называемого скоростью плавления или MFR).Это обратная мера вязкости, основанная на довольно грубом тесте, включающем экструзию полимера через матрицу стандартных размеров под действием заданного веса.8 MFI — это количество граммов полимера, собранного из испытательного аппарата за 10 мин.Низкие значения MFI означают высокую вязкость и высокую молекулярную массу, а высокие значения MFI указывают на обратное.Ниже приведен обычный диапазон MFI для некоторых процессов: экструзия 0,01–10, литье под давлением 1–100, выдувное формование 0,01–1, ротационное формование 1,5–20.
Время публикации: 14 января 2018 г.