Полимерных пленок на прочность сварного соединения.

 

Цель работы:

Получить сварной шов разнородных полимеров, исследовать влияние технологических характеристик получения сварных швов на их прочность

 

Приборы и оборудование:

Аппарат для сварки полимеров «Молния», разрывная машина 2001Р-0,5, линейка

 

Образцы для испытаний

Пленки полимеров и полимерных композиционных материалов, полученные в работе 1 или промышленные полимерные пленки.

 

Методика работы:

Две пленки толщиной 0,1 – 0,2 мм соединяют тепловой сваркой в аппарате «Молния» в соответствии с заданием преподавателя (табл. 10).

 

Таблица 10

Тип сварного соединения и время сварки полимерных пленок.

Тип сварного соединения	Нахлесточное	Т-образное
Время сварки, сек

 

Затем закрепляют материалы сварного соединения в захваты подвижной машины и измеряют прочность соединения. Результаты измерения заносят в таблицу 11, фиксируя и характер разрушения сварного шва (адгезионный, когезионный или смешанный).

 

Таблица 11.

Свойства сварного шва

Вид соединения	Время сварки	Ширина полоски сварного шва d, см	Усилие разрушения соединения Fр, кгс	Прочность сварного шва sсв, кгс/см	Характер разрушения сварного шва

 

Задания.

1. Получить сварной шов разнородных полимеров.

2. Оценить прочность сварного шва и зависимость прочности от типа соединения и от времени сварки.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

Вопросы к работе 1.

1. Характеристика процесса смешения.

2. Простое и диспергирующее смешение.

3. Способы повышения качества диспергирования наполнителя.

Вопросы к работе 2.

1. Основные характеристики дисперсных наполнителей.

2. Основные закономерности изменения модуля упругости, твердости, относительного удлинения, ударной вязкости, температуры хрупкости полимеров при наполнении порошками.

3. Агломерация наполнителей и ее влияние на деформационно-прочностные свойства композиции.

4. Явление и механизм усиления полимеров порошкообразными наполнителями.

Вопросы к работе 3.

1. Основные закономерности изменения реологических характеристик полимеров при наполнении порошками.

2. Влияние характеристик наполнителя на реологические свойства ПКМ.

Вопросы к работе 4.

1. Методы вспенивания полимеров, их сущность

2. Основные классы вспенивающих агентов для полимеров.

3. Влияние технологических параметров на структуру пенопластов.

4. Методы получения вспененных изделий.

Вопросы к работе 5.

1. Методы переработки полимеров с волокнистыми наполнителями.

2. Анизотропия свойств волокнитов и методы их устранения.

3. Влияние соотношения компонентов и их модулей упругости на прочностные свойства волокнитов.

4. Механизм усиления полимеров волокнами.

5. Влияние различных факторов на свойства полимеров с волокнистым наполнителем.

Вопросы к работе 6.

1. Основные характеристики горючести (негорючести) полимеров и методы их определения.

2. Методы и способы придания пониженной горючести полимерным материалам.

3. Основные классы антипиренов.

Вопросы к работе 7.

1. Электретное состояние диэлектриков. Основные виды электретов.

2. Основные характеристики электретов.

3. Влияние условий получения электретов на их свойства.

Вопросы к работе 8.

1. Адгезия. Работа адгезии. Равенство Дюпре – Юнга.

2. Адгезионная прочность. Методы определения. Характер разрушения адгезионного соединения.

3. Адсорбционная (молекулярная) теория адгезии.

4. Теория адгезии, основанная на рассмотрении разрушения.

Вопросы к работе 9.

1. Сварка полимеров. Основные методы сварки.

2. Типы сварных соединений и швов.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Полимерная тара и упаковка. Под ред. С.В. Генеля. - М.: Химия, 1980. - 272 с.

2. Соломенко М.Г., Шредер В.Л., Кривошей В.Н. Тара из полимерных материалов. - М.: Химия, 1990. - 400 с.

3. Заикин А.Е., Галиханов М.Ф. Теоретические основы создания полимерных композиционных материалов: Учеб. пособие. Казань: КГТУ, 2001. 138 с.

4. Тара и упаковка: Учебник / Т.И. Аксенова, В.В. Ананьев, Н.М. Дворецкая и др.; Под ред. Э.Г. Розанцева. – М.: МГУПБ, 1999. – 180 с.

5. Н.Ф. Ефремов. Тара и ее производство: Учебное пособие. М.: Изд-во МГУП, 2001. 312 с.

6. Бударина Л.А., Галиханов М.Ф. Электрические свойства полимерных пленочных материалов для тары и упаковки: Метод. указания к лабораторным работам. Казань: КГТУ, 2000. 20 с.

7. Лущейкин Г. А. Полимерные электреты. М.: Химия, 1984. 184 с.

8. Пинчук Л.С., Гольдаде В.А. Электретные материалы в машиностроении. Гомель: Инфотрибо, 1998. 288 с.

9. Журнал «Тара и упаковка».

10. Информационный бюллетень «Полимерные материалы. Изделия, оборудование, технологии».

11. Стандарт КХТИ СТП 2069635-23-88.

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Приложение 1

Единицы физических величин СИ

 

Физическая величина	Единица
	наименование	обозначение
Основные величины
Длина Масса Время Электрический ток Термодинамическая температура Сила света Количество вещества	метр килограмм секунда ампер кельвин кандела моль	м кг с А К кд моль
Дополнительные величины
Плоский угол Телесный угол	радиан стерадиан	рад ср
Производные величины
Сила Энергия, работа, теплота Мощность, поток энергии Давление, напряжение Частота	ньютон джоуль ватт паскаль герц	Н = кг×м×с^-2 Дж = кг×м^2×с^-2 Вт = кг× м^2×с^-3 Па = кг× м^-1×с^-2 Гц = с^-1
Электрический разряд Разность электрических потенциалов Электрическое сопротивление Электрическая проводимость Электрическая емкость	кулон вольт ом сименс фарада	Кл = А×с В = кг× м^2×с^-3×А^-1 Ом = кг^-1×м^-2×с^3×А^2 См = кг^-1×м^-2×с^3×А^2 Ф = кг^-1×м^-2×с^4×А^2
Относительная проницаемость Магнитный поток Индуктивность Плотность магнитного потока	- вебер генри тесла	- Вб = кг×м^2×с^-2×А^-1 Гн = кг×м^2×с^-2×А^-2 Тл = кг^-1×с^-2×А^-1
Световой поток Освещенность Радиоактивность Поглощенная доза радиации	люмен люкс беккерель грей	лм = кд×ср лк = кд×ср×м^-2 Бк = с^-1 Гр = м^2×с^-2

 

 

Приложение 2

Соотношение между единицами измерения СИ и наиболее часто встречающимися единицами других систем.

Величины	Единицы измерения в СИ	Соотношение между единицами измерения
Длина	м	1 Å = 10^-10 м 1 ft = 0,3048 м
Масса	кг	1 т = 1000 кг 1 ц = 100 кг 1 lb = 0,454 кг
Температура	К	t °С = (t + 273,15) К t °F = [0,5556 × (t – 32) + 273,15] К
Динамический коэффициент вязкости	Па×с	1 П = 1 дин×с/см^2 = 0,1 Па×с 1 сП = 1/9180 кгс×с/м^2 = 1 мПа×с
Кинематический коэффициент вязкости	м^2/с	1 ст = 1 см^2/с = 10^-4 м^2/с 1 ft^2/s = 0,093 м^2/с
Давление	Па	1 бар = 10^5 Па 1 дин/см^2 = 1 мкбар = 0,1 Па 1 кгс/см^2 = 9,81×10^4 Па 1 атм = 101 325 Па = 760 мм.рт.ст. 1 кгс/м^2 = 9,81 Па 1 мм.рт.ст. = 133,3 Па 1 мм.вод.ст. = 9,81 Па
Мощность	Вт	1 кгс×м/с = 9,81 Вт 1 эрг/с = 10^-7 Вт 1 ккал/ч = 1,163 Вт
Поверхностное натяжение	Н/м	1 кгс/м = 9,81 Дж/м^2 1 эрг/см^2 = 1 дин/см = 10^-8 Дж/м^2
Плотность	кг/м^2	1 т/м^3 = 1 г/см^3 = 10^3 кг/м^3 1 lb/ft^3 = 16,02 кг/м^3
Работа, энергия, количество теплоты	Дж	1 кгс×м = 9,81 Дж 1 эрг = 10^-7 Дж 1 кВт×ч = 3,6×10^6 Дж 1 ккал = 4,1868 кДж
Удельная массовая теплоемкость	Дж/(кг×К)	1 ккал/(кг×°С) = 4,19 кДж/(кг×К) 1 эрг/(г×К) = 10^-4 Дж/(кг×К)
Коэффициент теплопроводности	Вт/(м×К)	1 ккал/(м×ч×°С) = 1,163 Вт/(м×К)
Частота	Гц	1 Гц = 1 с^-1 1 об/с = 1 Гц

Приложение 3

Свойства основных наполнителей, применяемых для получения ПКМ.

 

Свойства	Мел	Каолин	Силика- гель	Аэросил	Белая сажа	Диатомит	Кварцевая мука	Стеклян. сферы
d, мкм	1 - 120	0,5 – 10	20 - 25	5–40 × 10^-3	0,02 – 0,1	1,9 – 8,8		25 – 250
r, г/см^3	2,71	2,58 – 2,63	2,1	1,95 – 2,3	2,1 – 2,2	2,65	2,48	2,3
Sуд, м^2/г	0,3 - 12	6 – 12	100 - 800	175 - 800	50 - 280	0,54 – 2,06		0,3
kE								2,5
jm	0,8 - 0,83	0, 4 – 0,54				0,53		0,64
E, МПа	2,6 × 10^4	2 × 10^4		3 × 10^3				6 × 10^4
твердость по Мосу	2,5 - 3	2 – 3	6 – 7	6 – 7	6 – 7	6 – 7	5,5	5 – 6
m	0,27	0,3						0,23
рН	9,8	7,5	2 - 8	3,9	8,3	7,0		9 - 10
K, Вт/м×К	23,5 × 10^-3	19,7 × 10^-3					1,05	0,01 – 0,75
Cp, Дж/г×К	0,86			0,936	0,936		0,85	0,1 – 0,15
a, 1/К		3 - 8						8,6
e	6,14	1,3 – 2,6					12,1
n	1,48 – 1,68	1,56		1,45	1,45 – 1,55	1,547	1,51	1,48

 

где d - средний диаметр частиц; r - плотность; m - коэффициент Пуассона; k_E - коэффициент Эйнштейна; S_уд - удельная поверхность; j_m - максимальная объемная доля при наиболее плотной упаковке; s_р - разрушающее напряжение при растяжении; Е - модуль упругости при растяжении; C_p - удельная теплоемкость; K - коэффициент теплопроводности; a - термический коэффициент расширения; e - диэлектрическая проницаемость; n - показатель преломления.

Окончание приложения 3

Свойства основных наполнителей, применяемых для получения ПКМ.

 

Свойства	Тальк	Диоксид титана	Оксид цинка	Сажа	Графит	Оксид алюминия	Слюда	Оксид сурьмы
d, мкм	1,8 – 40	0,1 – 0,8	0,15 – 10	0,01 – 0,21	20 – 250	0,01 – 1	5 – 700	5,3 – 5,8
r, г/см^3	2,77 – 3,2	3,85 – 4,2	5,5 – 5,7	1,6 – 2,2	2,2	3,9 – 4,0	2,2 – 3,2	0,8 – 2,5
Sуд, м^2/г	2,5 – 17	5 – 10	1 – 6	6 – 1100
kE
jm	0,54 – 0,56						0,38 – 0,45
E, МПа	2 × 10^4	8 – 10 × 10^4			2 – 9 × 10^4	10–36 × 10^4	3 – 17 × 10^4
твердость по Мосу		5 – 6,5				8 – 9	2,5 - 4
m	0,3						0,3
рН				3 – 9,5
K, Вт/м×К	2,1	6 – 9,5	29,5		0,26 – 0,34	29 – 40	0,67
Cp, Дж/г×К	0,872	0,691	0,497		0,66 – 0,71	0,70 – 0,88	0,86 – 0,88
a, 1/К	8 × 10^-6	7,5 × 10^-6			4–36 × 10^-6	5,5–8 × 10^-6	8–25 × 10^-6
e	5,5 – 7,5						5,0 – 9,0
n	1,57	2,55 – 2,72	2,02 – 2,37	2,00		1,76	1,54 – 1,63	2,09 – 2,35