Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

лютной температуры [89]. Поэтому, как показывают эксперимен­ тальные данные [90], индекс течения п с увеличением температуры уменьшается очень мало, и при инженерных расчетах можно при­ нять, что он не зависит от температуры, если интервал изменения температуры не превышает 30 °С. Теперь рассмотрим влияние тем­ пературы на коэффициент консистенции К. В ньютоновской области К = ц , и влияние температуры на К можно описать обычным экспо­ ненциальным уравнением Аррениуса:

T]=Ä'= AeE/RT

где ц — вязкость жидкости; Е — энергия активации течения; А — коэффициент, зависящий от природы жидкости.

Уравнение Аррениуса можно исследовать, используя графиче­ скую зависимость lg г| z от 1/Т. Для многих жидкостей при темпе­ ратурах выше 40 °С получаются довольно хорошие прямолинейные зависимости. Наклон прямых, выражающих эту зависимость, ра­ вен E/R, откуда можно вычислить энергию активации вязкого тече­ ния жидкости (в ккал/моль).

Практический интерес представляет зависимость коэффициента консистенции К от температуры в области высоких градиентов скорости сдвига, т. е. в области неньютоновского течения. Здесь К зависит не только от температуры, но и от напряжения и скорости сдвига. В этом случае можно рассматривать зависимость К от тем­ пературы либо при постоянном напряжении сдвига, либо при по­ стоянном градиенте скорости. Величина энергии активации, рассчи­ танная по кривым зависимости К от температуры при постоянном градиенте скорости, меньше, чем при постоянном напряжении сдвига [91]. Зависимость энергии активации не только от темпера­ туры, но также и от градиента скорости не ограничивает применения уравнения (13), так как оно обычно используется в границах темпе­ ратурного интервала, внутри которого индекс течения п остается практически постоянным [90].

В работе [84] исследована вязкость расплава полиэтилентерефталата в зависимости от температуры и молекулярного веса поли­ мера, соответствующих применяемым обычно в технологии. Оказа­ лось, что с увеличением молекулярного веса его влияние на зависи­

в соответствии с уравнением Аррениуса были рассчитаны энергии активации Е (табл. 2).

Значение энергии активации определяется двумя факторами: длиной макромолекулы и структурой полимера в расплаве (жест­

111

Таблица 2

Значение кажущейся энергии активации вязкого течения Е полиэтилентерефталата

жесткости цепи, как правило, наступающие при снижении молекуляр­ ного веса, должны приводить к одному и тому же явлению — увели­

тора: снижение Е с уменьшением молекулярного веса и ее повышение вследствие возрастания жесткости макромолекул. Для образцов с более низкими молекулярными весами последний фактор стано­ вится определяющим, вызывая нарушение линейной зависимости lg ц

112

вместо этиленгликоля). При этом уменьшается взаимодействие арома­ тических колец и повышается гибкость макромолекул. Кроме того, с увеличением числа групп СН2 появляется возможность получения

что там, где требуется высокий модуль упругости, предпочтительнее использовать полиэтилентерефталат.

Модификация приводит обычно к снижению кристаллизуемости полимера вследствие нарушения регулярности макромолекул. При этом понижаются температурные характеристики полимера. Однако некоторые сополиэфиры более термостабильны, чем полиэтилен­ терефталат. В частности, термостабильность расплава полиэтилентерефталата, макромолекулы которого содержат этиленсебацинатные и этиленизофталатные звенья, выше, чем у чистого полиэтилентерефталата [21].

Таким образом, можно полагать, что дальнейшие исследования в области модификации полиэтилентерефталата приведут к улучше­ нию его свойств как пленкообразующего вещества для основы маг­ нитных лент.

Ниже приведены некоторые показатели, которым должен удо­ влетворять полиэтилентерефталат, предназначенный для изготовле­ ния высококачественной основы магнитных лент.

Полиэтилентерефталат не должен содержать пыли и гранул с тем­ ными вкраплениями.

114

3.2.2.Получение аморфной пленки из полиэтилентерефталата

Досушивание гранулированного полиэтилентерефталата.

Первой операцией процесса переработки полиэтилентерефталата в основу является его досушивание, т. е. уменьшение влажности

При досушивании гранулированного полиэтилентерефталата про­

поглощение полиэтилентерефталата, его гранулы способны адсорби­ ровать на своей поверхности влагу. Это явление выражено менее, чем у других полимеров, но все же с ним приходится считаться. Если влажность полимера, поступающего в экструзионную машину, превышает 0,01%, что соответствует 0,001 моль воды на 1 моль элементарного звена, то в образующейся пленке появляются дефект­ ные места — пузыри, пятна и т. д., не говоря уже о гидролитическом распаде полимера, неизбежно возникающем при его экструдировании и приводящем к падению молекулярного веса, вязкости расплава и энергии активации вязкого течения.

Аморфный полиэтилентерефталат можно отнести к жесткоцепным аморфным полимерам, однако при температурах высушивания, превышающих обычно 100 °С, начинается его кристаллизация. Кристаллизация — хотя и побочный процесс высушивания, но играет значительную роль при экструзии полиэтилентерефталата. Широкий температурный интервал размягчения полимера обусло­ вливает неравномерное плавление гранул в экструзионной машине и, как следствие этого, затруднения в регулировании температурного режима экструдирования. Кроме того, при температурах выше 80 °С, т. е. превышающих температуру размягчения, гранулы могут слипаться, затрудняя питание машины. Частично же закристаллизо­ ванный полимер обладает лучшей сыпучестью, что облегчает эксплу­ атацию трубопроводов и загрузочной зоны. Наряду с этим устано­ влено, что даже при больших деформациях сдвига, развивающихся в цилиндре экструзионной машины, течение расплава полимера протекает на надмолекулярном уровне [96]. Частичная кристалли­ зация полиэфира приводит к улучшению организации его надмолеку­ лярной структуры и при плавлении к изменению (в основном, к уве­ личению) подвижности расплава. Однако при изготовлении пленок значительной толщины это нежелательно, так как такие структурные образования при недостаточной гомогенизации могут служить цен­ трами дальнейшей кристаллизации в сферолитах.

Досушивание гранулированного полиэтилентерефталата перед экструдированием может быть осуществлено двумя принципиально различными способами. Первый заключается в сушке горячим тепло­ носителем (воздухом или азотом с температурой 150—180 °С), кото­ рый вступает в непосредственный контакт с высушиваемым ма­ териалом. При втором способе сушку проводят под вакуумом,