СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCTION OF THERMOPLASTIC POLYMER MATERIAL

Предлагаемое изобретение относится к способу получения термопластичного полимерного материала, используемого для изготовления конструкционных деталей, труб и других изделий, которые могут быть использованы в коммунальном хозяйстве.
Известен способ получения полимерного материала, который заключается в том, что исходный сыпучий термопластичный материал предварительно нагревают с последующей пластикацией и получением изделий из расплава [Справочник по композиционным материалам под ред. Дж. Любина, Р.Э. Геллера. - М.: Машиностроение, 1988, т.2 с.580]. Недостатками данного технического решения являются сравнительно невысокие прочностные характеристики, а именно разрушающее напряжение при растяжении и ударная вязкость.
Известен способ получения полимерного термопластичного материала, состоящий в том, что сыпучий термопластичный материал нагревают в материальном цилиндре, расплавляют и гомогенизируют, а затем выдавливают сквозь выходное отверстие формующей головки [Переработка пластмасс под. Ред. Паниматченко, 2005, с.315]
Наиболее близким техническим решением, прототипом, является способ получения термопластичных полимерных материалов, заключающийся в пластикации нагревом сыпучего термопластичного материала до вязкотекучего состояния и его перемещении под высоким в формующую полость литьевой формы, где он затвердевает за счет охлаждения.
Недостатком данного технического решения являются сравнительно невысокие прочностные характеристики, а именно разрушающее напряжение при растяжении и ударная вязкость [Переработка пластмасс. Под. ред. Паниматченко, 2005, с.315].
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение разрушающего напряжения при растяжении, повышении величин разрушающего напряжения при статическом изгибе и ударной вязкости материала.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения термопластичного полимерного материала, включающем пластикацию нагревом сыпучего термопластичного материала до вязкотекучего состояния и его перемещение под высоким давлением в формующую полость для затвердевания за счет охлаждения, дополнительно проводят обработку сыпучего термопластичного материала перед пластикацией излучением СВЧ мощностью 450-750 Вт в течение 5-7 минут.
Для изготовления образцов в качестве исходных материалов выбраны:
полиамид стеклонаполненный ПАСН (ГОСТ 17648-83),
полиэтилен высокого давления ПЭВД (ГОСТ 16337-77).
Для изготовления образцов используют литьевую машину.
Для образцов стандартных размеров определили следующие характеристики:
и
σ - разрушающее напряжение при статическом изгибе МПа (ГОСТ 4678-71)
а
уд
2
- ударная вязкость, кДж/м (ГОСТ 4648-71)
р
σ - разрушающее напряжение при растяжении, МПа (ГОСТ 11262-80)
B
H - твердость по Бринеллю, МПа (ГОСТ 4670-91).
В таблице 1 представлены физико-механические характеристики стеклонаполненного полиамида и полиэтилена высокого давления.
На фигуре 1 представлена зависимость разрушающего напряжения при растяжении от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).
На фигуре 2 представлена зависимость ударной прочности от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).
На фигуре 3 представлена зависимость разрушающего напряжения при изгибе от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).
На фигуре 4 представлена зависимость твердости по Бринеллю от мощности СВЧ-излучения (полиамид стеклонаполненный, продолжительность 5 минут).
Пример 1. Способ осуществляется следующим образом, берем гранулы стеклонаполненного полиамида, загружаем в СВЧ-устройство, проводим обработку мощностью 450 Вт в течение 5 минут, затем гранулы термопластичного сыпучего материала перемещают в литьевую машину, где происходит их пластикация до вязкотекучего состояния за счет нагрева и перемещение под давлением в формующую полость для затвердевания за счет охлаждения до комнатной температуры.
Пример 2. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 600 Вт.
Пример 3. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Пример 4. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 300 Вт.
Пример 5. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 7 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Пример 6. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиамид стеклонаполненный обрабатывали в течение 3 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Пример 7. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 450 Вт.
Пример 8. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 600 Вт.
Пример 9. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Пример 10. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 5 мин при мощности излучения СВЧ 300 Вт.
Пример 11. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 7 мин. при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Пример 12. Способ осуществляется по примеру 1, отличающийся тем, что полиэтилен высокого давления обрабатывали в течение 3 мин при мощности излучения СВЧ 750 Вт.
Таблица 1
№ примера
σ<sub>раст.</sub> МПа
σ<sub>изг.</sub> МПа
<i>а</i><sub>уд.</sub> кДж/см<sup>2</sup>
Н<sub>В</sub>
1
99
166
23
210
2
103
169
24
212
3
ПО
177
25
214
4
87
165
19
184
5
108
168
25
210
6
97
164
22
200
Прототип (ПАСН)
87
164
19
180
7
25
32
15
-
8
26
34
16
-
9
27
36
17
-
10
24
31
13
-
11
27
35
17
-
12
24
31
14
-
Прототип (ПЭВД)
24
31
13
-
р
уд
изг
В
р
уд
изг
а
а
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков, является повышение величин σ, ,σ и Н образцов из стеклонаполненного полиамида и увеличение величин σ, , σ для полиэтилена высокого давления. При разработке данного способа основными варьируемыми параметрами являлись наличие СВЧ-обработки, продолжительность СВЧ-обработки, мощность СВЧ-обработки. Оптимальным параметром является излучение СВЧ мощностью 450-750 Вт в течение 5-7 мин, так как при повышении мощности и продолжительности сыпучий термопластичный материал начинает преждевременно подвергаться плавлению, а при недостаточной мощности свойства не подвергаются заметным изменениям.
изг.
уд.
раст.
В
а
Анализируя примеры 1, 2, 3, можно увидеть, что увеличение мощности приводит к росту прочностных характеристик σ на 5-10%,  на 25%, σ на 20% и Н на 10%.
изг.
уд.
раст.
а
Анализируя примеры 7, 8, 9, видно, что увеличение мощности приводит к росту прочностных характеристик σ на 12%,  на 25% и σ на 10%.
Из сравнения физико-механических характеристик образцов (Табл.1), полученных по примерам 3 и 5, также 9 и 11, следует, что увеличение продолжительности СВЧ-обработки отрицательно сказывается на характеристиках материала, т.е. появляется отрицательный эффект. Увеличение же мощности приводит к преждевременному плавлению материала, что также сказывается отрицательно. При уменьшении времени обработки, примеры 6 и 12, значительного увеличения свойств не наблюдается.
Выводом может являться то, что заявляемое изобретение действительно повышает разрушающее напряжения при растяжении при статическом изгибе и ударную вязкость материала.