Теплофизические свойства расплавов термопластов

Процессы переработки термопластов являются неизотермическими процессами, для описания которых необходимо знание теплофизических свойств  расплавов термопластов.

Теплоемкость (c) термопластов  близка по порядку величины для большинства термопластов (см. табл. 2). Для практической оценки можно считать, что величина с не зависит от гидростатического давления, незначительно увеличивается (на 15-30 %) с возрастанием температуры на 373 К в областях выше и ниже областей температурных переходов и резко повышается (в 5-10 раз) в области плавления полимера.

Коэффициенты теплопроводности () и температуропроводности (а) также имеют близкие значения для большинства промышленных полимеров (см. табл. 2). Величина  термопластов в стеклообразном состоянии увеличивается с повышением температуры, а у расплавов термопластов она практически не изменяется. У поликристаллических полимеров значения  снижаются с возрастанием температуры. Чем меньше степень кристалличности полимера, тем ниже его . Во всех случаях величина  изменяется на 30-40%.

При ориентации полимеров  становится анизотропной величиной. Значение  твердых термопластов возрастает в направлении ориентации в 5-10 раз по сравнению с  неориентированного образца и снижается на 20-30% в направлении, перпендикулярном ориентации. Полагают, что  аналогичное явление должно наблюдаться в расплавах полимеров, т.е. величина  должна зависеть от накопленной обратимой деформации. Однако это предположение экспериментально не доказано из-за отсутствия приборов для измерения анизотропии теплопроводности в расплавах термопластов.

Для термопластов а = /, где  - плотность расплава полимера.

Приближенные значения коэффициентов сжимаемости расплавов и теплового линейного расширения составляют 1.510-9 Па-1 и 510-4 К-1соответственно, поэтому ошибки, вносимые предположением о постоянстве  термопластов в расплавленном состоянии и независимости этой величины от гидростатического давления и температуры, малы. Значения  ряда термопластов в блоке приведены в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики сыпучих термопластов в твердом состоянии

Полимер

Насыпная плотность, 
г/см3

Размер
гранул,
мм

Плотность
(при 293 К),
г/см3

Коэффициент трения по стали

Содержание влаги, %

Содержание летучих, %

Усадка, %

Полиэтилен высокой плотности

0.50 - 0.55

2 х 5

0.95

0.12

-

0.25

1.0 - 3.0

Полиэтилен низкой плотности

0.50 - 0.55

2 х 5

0.91 - 0.93

0.33

-

0.10

2.0 - 5.0

Полипропилен

0.40 - 0.50

2 х 5

0.90

-

-

0.09 - 0.20

1.9 - 2.0

Полистирол

0.56 - 0.63

3 х 5

1.05 - 1.08

-

0.15 - 0.30
(Т=343 К,
 = 2-3 ч)

0.05 - 0.80

0.4 - 0.8

Ударопрочный полистирол

-

2 х 5

1.04 - 1.06

-

0.10 - 0.20

0.08 - 0.10

0.4 - 1.0

АБС-пластик

0.65 - 0.75

-

1.04 - 1.05 

-

0.30
(Т=353 К,
 = 3-4 ч)

0.10

0.3 - 0.7

Сополимеры стирола марок МС и МСН 

-

2 х 5

1.12 - 1.14

0.10
(Т=343 К,
 = 4-5 ч)

0.40 - 0.80

1.2 - 2.5

Полиамид ПА-6

0.65 - 0.75

2 х 3

1.13 - 1.14

0.20 - 0.30

0.20
(Т=363 К,
 = 6-8 ч)

-

1.2 - 1.7

Полиамид ПА-610

0.60 - 0.70

2 х 5

1.08 - 1.10

0.26 - 0.32

0.20
(Т=358 К,
 = 6-8 ч)

-

0.8 - 1.5

Полиамид ПА-12

0.50 - 0.60

2 х 4.5

1.01 - 1.02

0.28 - 0.30

0.12
(Т=358 К,
 = 5-7 ч)

0.50

0.7 - 1.5

Полиамид ПА-66

-

-

1.13 - 1.14

0.15

-

-

1.7 - 1.8

Поликарбонат

0.65 - 0.70

2 х 4

1.19 - 1.20

0.45 - 0.55

0.02
(Т=393 К,
 = 8-9 ч)

0.20

0.6 - 0.8

Полиформальдегид, сополимеры формальдегида

0.60 - 0.78

4 х 4

1.41

0.28 - 0.37

0.01
(Т=363 К,
 = 4 ч)

0.20

1.5 - 3.5

Полиэтилентерефталат

0.75 - 0.85

-

1.31 - 1.32

0.27

0.01
(Т=383 К,
 = 5-7 ч)

-

1.2 - 1.7
0.5 - 0.7

Полибутилентерефталат

0.73 - 0.88

-

1.29 - 1.30

0.15

0.01
(Т=393 К,
 = 8-9 ч)

-

0.9 - 2.2

Полиметилметакрилат

0.72 - 0.74

-

1.27 - 1.31

-

0.01

-

0.2 - 0.6

Полисульфон

0.70 - 0.74

2 х 6

1.18 - 1.20

0.13 - 0.17

0.01
(Т=393 К,
 = 8-10 ч)

-

0.7