Способ измерения давления расплава полимера при истечении на выходе из капиллярного канала

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеэ СфветснияСфцнаннстнчеснияРеспублик ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт; сеид-ву(22) Заявлено 23. 07. 81 (21) 3337924/18-10 И 11 М. Кл. 0 01 Е 11/00 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 070183. Бюллетень Йо 1 Дата опубликования описания 07.01.83(71) Заявитель Уфимский нефтяной институт(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ РАСПЛАВА ПОЛИМЕРА ПРИ ИСТЕЧЕНИИ НА ВЫХОДЕ ИЗ КАПИЛЛЯРНОГО КАНАЛАИзобретение относится к техникеизучения реологических свойств расплавов полимеров.При расчетах гидродинамическиххарактеристик потоков расплавов полимеров имеется ряд соотношений, связывающих величину остаточного давления на выходе из капилляров с ихгеометрическими размерами - угломвхода, отношением длины к диаметру,соотношением диаметров резервуара икапилляра, а также напряжением сдвигаи разностей нормальных напряжений иусловиями экструзии, т.е. температурой расплава и скоростью сдвига,и со степенью разбухания струи. Давление на выходе из канала и степеньразбухания взаимосвязаны.Показателем степени разбуханияструи полимера является коэффициентразбухания, который определяется какотношение диаметра выходящей струи(экструдата) к диаметру канала.Известен способ измерения давлениязаключающийся в том, что на чувствительном элементе, находящемся в контакте с контролируемой средой, создают давление газа, возвращающее егов. нулевое положение, и измеряют этодавление газа1),Однако этим способом измерить давление непосредственно на выходе изканала практически невозможно. Поэтому при необходимости оценки давленияна выходе из канала для характеристики свойств исследуемой жидкостиприбегают к графическому методу,экстраполируя значения давлений вточках, расположенных по возможности .ближе к выходу, к торцу капилляра.Известен также способ измерениядавления на выходе из капилляра,который осуществляется при напорном, установившемся режиме течениярасплавов полимеров. Созданное общее давление в резервуаре перед входом в капилляр измеряют датчикомдавления,Кроме того, измеряют давление подлине капилляра в отдельных точках.По полученным данным распределениядавлений путем экстраполирования определяют давление на выходе из капилляра С 23.Недостатком указанного способаявляется невысокая точность измерения давления на выходе, вызваннаяналичием застойных зон в капиллярев местах установки чувствительныхэлементов датчиков давления, что по/О = 11 Давление в Давление на цилиндре, МПа выходе, МПа Давление на выходе, МПа Давление вцилиндре, МПа 0,4 0,4 2,0 1,5 0,6 3,0 0,6 2,5 0,8 4,0 0,8 3,5 1,0 5,0 0,9 4,0 6,0 4,5 вышает ошибку измерения нормальныхнапряжений на стенке капилляра и,следовательно, величину давления навыходе,Кроме того способ требует значительных трудозатрат, связанных с 5построением .графических зависимостейдля экстраполирования, и сложногоприборного оборудования.Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса 10измерения эа счет исключения необходимости экстраполирования давленийпо длине канала.Указанная цель достигается тем,что при измерении давления расплавов на выходе иэ капиллярного каналапомимо измерения давления перед входом в канал, выходящую струю распла"ва направляют в герметичную камерус прозрачными стенками, повышаютдавление в этой камере наблюдаютуменьшение диаметра струи и в моментуравнивания его с диаметром каналаизмеряют давление в герметичной ка-мере. 25На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа,Устройство состоит из цилиндра 1высокого давления, в котором расплавляется полимер 2 и продавливается поршнем 3 с помощью сжатого воздуха че)рез капиллярный канал 4, закрепленный;в цилиндре зажимной гайкой 5.К каналу 4 с помощью резьбы присоединена четырехгранная герметичная,камера б с прозрачными стенками 7 и Юотсчетной измерительной линейкой 8,В камере 6 предусмотрены отверстиедля отбора экструдата, которое герметично закрывается гайкой 9, и вентиль 10 для сброса давления сжатого 46воздуха в атмосферу. Сжатый вЬздухподводится в камеру с помощью патрубка 11 и давление его фиксируется образцовым манометром 12. Для болееточного измерения диаметра экструдата 45предусмотрено освещение 13. Способ измерения давления заключается в следующем.Обогревают цилиндр 1 высокого давления и зону, где установлен исследуемый канал 4, с помощью системы термостатирования. Температура обогре. ва должна соответствовать заданной температуре расплава полимера приэкструзии.Так,например, температура экструзии ПЭВД в пределах 403-463 К.Подают сжатый воздух или азот в цилиндр 1 для продавливания исследуемого расплава полимера 2, Подаваемое давление сжатого воздуха в цилиндр 1 ц давление перед входом в канал 4 измеряют манометрами.В момент выхода струи полимера из канала 4 повышают давление в герметичной камере б для сжатия и устранения разбухания экструдата.В процессе повышения давления в камере б измеряют диаметр струи отсчетной линейкой 8 и в момент равенст ва его диаметру канала 4 измеряют давление в камере с помощью манометра 12, Это давление соответствует . :давлению струи полимера на выходе из капиллярного канала.При осуществлении способа необходимо соблюдать, чтобы режим течения расплавов полимеров в канале был установившийся, ламинарный, изотермический, адавление перед входом в канал соответствовало давлению, которое используется при экструзии по.лимеров. При этом температура экструзии выбирается в пределах от температуры плавления полимера до температуры наступления термодеструкции.,П р и м е р, Измерения проводились с расплавом полистирола при температуре 483 К при различных давлениях перед входом в капиллярные каналы с отношениями /О 11 и =.30 при Ъ == б мм, где- длина канала, О диаметр канала.Результаты испытания приведены в таблице."Патент",л.Проектная,4 Филиал П г.ужгоро Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемым способом можно практически быстро определять и с достаточной точностью и с меньшими трудозатратами давление на выходе иэ каналов при течении расплавов полимеров.Способ прост в осуществлении и не требует специального оборудования. Способ измерения давления расплава полимера при истечении на выходе из капиллярного канала путем 15 измерения давления перед входом в канал, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что с целью повышения точности иупрощения процесса измерения засчет исключения необходимости экстраполирования давлений по длине канала,выходящую струю расплава направляютв герметичную камеру с прозрачнымистенками, повышают давление в этойкамеренаблюдают уменьшение диаметра струи и в момент уравниванияего с диаметром канала измеряют даВление в герметичной камере.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 98336, кл. С 0119/06, 1952.2. Хан Ч.Д. Реология в процессах.переработки полимеров. М., "Химия".1979, с, 366 (прототип). НИИПИ Заказ. 10281/27ираж 871 Подписное