Измельчение полимеров в жидком азоте с помощью ультразвука

Традиционно полимеры изельчают в жидком азоте на молотковых мельницах. Возникла идея, что при возникновении кавитации в азоте возможно провести измельчение полимеров. Просмотр литера- туры невыявил подбных работ. Эксперименты проводилсь на стандартном генераторе УЗДН-2Т.

Специально изготовленый излучатель из титанового сплава имел выходной диаметр 20мм. и коэф. усиления = 2.5, максимальная амплитуда 44мКм. Калибровка производилась по микроскопу и полностью совпадала с расчётной. Для исследования влияния ультразвука на полимерные порошки в жидком азоте была создана установка состоящая из металической ячейки и пенопластовой ячейки (cм. рис.1).

Рис. 1.

Предварительно в пенопластовую ячейку заливали азот до тех пор пока он не переставал кипеть. В это время в металлическую ячейку засыпали полимерный порошок, предварительно отсеяный и проанализированный на гранулометрическое распределение (cм. Диаграмму 1).

Диаграмма. 1.

Затем ячейка заполнялась азотом и устанавливалась в пенопластовую ячейку. Послечего погружался излучатель и вся система выдерживалась до полного выравнивания температур. При включении ультразвука жидкий азот вёл себя как обычная вода, но было не понятно это кипение или кавитация.

В первых экспериментах попробовали измельчить гранулы полиамида и полиэтилена, диаметр гранул 4–4,5мм. После замораживания гранулы облучались ультразвуком 30мин. На максимальной мощности. В результате ни одна гранула не была разрушена. Или это не кавитация или мощности кавитационного пузырька не хватает для разрушения такого большого объекта.

Для разрешения этого конфликта были взяты две фракции полиамида 12, рассеяные на сите 40мКм. и от 40 до200мКм. После этого фракции облучались ультразвуком по предыдущей методике. Фракция 40 – 200мКм. Осталась почти без изменений,а фракция 0 – 40мКм. доизмельчилась, что и подтвердил анализ (cм. Диаграмму 2).

Диаграмма. 2.

Вывод напрашивается следующий, что диаметр кавитационных пузырьков лежит в диапазоне 0 – 20мКм. Это позволят разрушать частицы не превышающие их в двое.

Поделиться с друзьями: