Калькулятор полимерной инженерии
Полимерная промышленность России
Россия -- крупный производитель полимерного сырья и полимерных изделий. СИБУР -- крупнейшая в стране нефтехимическая компания (производство ПЭ, ПП, каучуков, ПВХ). ЗапСибНефтехим (Тобольск) -- один из крупнейших в мире комплексов по производству полиэтилена и полипропилена (мощность более 2 млн т/год). Казаньоргсинтез -- крупный производитель полиэтилена низкого давления (ПЭ-ВП). Нижнекамскнефтехим -- производство синтетических каучуков и полистирола. РусВинил (Кстово) -- производство ПВХ (мощность 330 тыс. т/год). Научные центры: ИНХС РАН, ИВС РАН (Санкт-Петербург), РХТУ им. Менделеева (кафедра технологии переработки пластмасс). Переработка полимеров регулируется ГОСТ 11262 (растяжение), ГОСТ 4651 (сжатие), ГОСТ 4648 (изгиб), ГОСТ 11645 (MFI/ПТР).
Основные полимеры и области применения:
- Полиэтилен (ПЭ): Самый массовый полимер в мире. ПЭ-ВП (HDPE) -- трубы, канистры, плёнки. ПЭ-НП (LDPE) -- пакеты, упаковочные плёнки. Производители: Казаньоргсинтез, ЗапСибНефтехим, Ставролен.
- Полипропилен (ПП): Второй по объёму полимер. Упаковка, автомобильные детали, трубы, волокна. Производители: СИБУР (Тобольск, Томск), Полиом, Нижнекамскнефтехим.
- Поливинилхлорид (ПВХ): Оконные профили, трубы, кабельная изоляция, линолеум. Производители: РусВинил (Кстово), Саянскхимпласт, Каустик (Стерлитамак).
- Инженерные пластики: ПА, ПК, ПОМ, ПЭТ, ПБТ -- конструкционные детали, электроника, автокомпоненты. В России используются в основном импортные марки (BASF, DuPont, Covestro).
💡Совет технологу
При выборе полимера для нового изделия ключевые параметры -- рабочая температура (определяет HDT, Tg), механические нагрузки (прочность, модуль, ударная вязкость), химическая среда и стоимость. Для предварительного анализа используйте вкладку "Выбор полимера" с методом взвешенных критериев, затем уточните реологические параметры (MFI) для оценки перерабатываемости выбранного материала.
Реология
MFI/ПТР, вязкость, скорость сдвига, степенной закон.
Механика
Растяжение, изгиб, модуль, ударная вязкость.
Термика
Tg, Tm, HDT, CLTE, теплопроводность, охлаждение.
Рецептура
Наполнение, добавки phr, мастербатч, плотность.
Старение
Аррениус, УФ-деградация, прогноз ресурса.
Выбор
Сравнение полимеров, взвешенные критерии.
Ключевые формулы полимерной инженерии
Основные расчётные соотношения для реологии расплавов, механических испытаний и прогноза долговечности полимерных материалов.
tau = K * gamma^n
Описывает неньютоновское поведение расплава полимера: K -- консистенция (Па*с^n), n -- индекс течения (n < 1 для псевдопластичных жидкостей). При n = 1 переходит в закон Ньютона. Большинство термопластов имеют n = 0.2-0.8.
gamma_true = gamma_app * (3n+1)/(4n)
Корректирует кажущуюся скорость сдвига для неньютоновских жидкостей в капиллярной реометрии. Для n = 0.4 поправочный коэффициент составляет 1.375. Необходима для точного определения вязкости по капиллярному реометру.
dL = L * CLTE * dT
CLTE (коэффициент линейного теплового расширения) полимеров значительно выше металлов: 60-200 * 10^-6 /K для полимеров против 10-25 * 10^-6 /K для сталей. Критично при проектировании сопряжений полимер-металл.
AF = exp(Ea/R * (1/T1 - 1/T2))
Фактор ускорения старения при повышенной температуре. Ea — энергия активации деградации (80-150 кДж/моль). Правило «на каждые 10°C — вдвое» соответствует Ea ~ 75 кДж/моль. Стандарт: ISO 2578, UL 746B. Для оценки надёжности продукции используйте калькулятор надёжности.
rho_c = 1 / (w1/rho1 + w2/rho2)
Плотность полимерного компаунда рассчитывается по массовым долям (w) и плотностям (rho) компонентов. Важно: массовые % наполнителя не равны объёмным. При 30 масс.% талька (rho=2.75) объёмная доля всего ~12%.
sigma = F / A, E = sigma / epsilon
Испытание на растяжение -- основной метод характеристики полимеров. Предел прочности, модуль упругости и удлинение при разрыве определяют пригодность материала для конструкционных применений. Скорость 50 мм/мин (ISO 527-2).
Справочные данные по полимерам
Типичные свойства основных термопластов для инженерных расчётов и сравнения материалов.
| Полимер | Прочность, МПа | Модуль, МПа |
|---|---|---|
| ПЭ-ВП (HDPE) | 26-33 | 800-1400 |
| Полипропилен (ПП) | 30-40 | 1100-1600 |
| АБС | 38-52 | 2000-2800 |
| Полиамид-6 (ПА-6) | 70-85 | 2800-3200 |
| Поликарбонат (ПК) | 60-70 | 2200-2500 |
| ПОМ (полиоксиметилен) | 60-70 | 2600-3200 |
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор силовой электроники
Расчёты силовой электроники: выпрямители, инверторы, DC-DC преобразователи, тепловой расчёт, фильтры
Калькулятор юлианской даты (JD): перевод в дату и обратно
Астрономический калькулятор: перевод григорианской даты в Юлианскую (JD) и Модифицированную Юлианскую дату (MJD).
Калькулятор координат: DD ↔ DMS, расстояние, азимут
Конвертер координат из десятичных градусов (DD) в градусы, минуты, секунды (DMS). Расчет расстояния и азимута между точками онлайн.
Бухгалтерский калькулятор (НДС, амортизация, налоги)
Универсальный помощник бухгалтера: расчет НДС (20%, 10%), амортизация (линейная/ускоренная), оборотные средства и налоговая база.
Калькулятор микросервисной архитектуры
Расчёты микросервисов: ресурсы, сеть, надёжность, API Gateway, очереди, стоимость
Калькулятор птицеводства
Расчёт кормления, яичного и мясного производства в птицеводстве. Нормы по ВНИТИП для кур, бройлеров, индеек, уток. Рентабельность птицефермы.
Калькулятор топлива и поездок
Конвертер расхода (MPG ↔ л/100км), расчет стоимости поездки и калькулятор выгоды (акции 2+1, скидки).
Калькулятор цепочки поставок
Расчёты цепочки поставок: EOQ, точка заказа, ABC-анализ, Bullwhip-эффект, транспорт, KPI
Калькулятор склада
Расчёты склада: площадь, стеллажи, персонал, оборудование, WMS, затраты
Калькулятор урожайности
Ожидаемая урожайность культур, потребность в семенах и удобрениях. Пшеница, картофель, кукуруза, овощи.
Калькулятор биомеханики: нагрузка на позвоночник, прыжок, бег и мышцы Хилла
Биомеханические расчёты: модель Чаффина, кинетика прыжка и бега, центр масс (Де Лева), сила удара, модель мышцы Хилла.
Калькулятор буферных растворов (pH)
Расчёт pH по уравнению Хендерсона-Хассельбальха, буферная ёмкость, подбор компонентов. Для химиков.
Калькулятор педагогической психологии: ЗБР, кривая обучения и SM-2
Расчёты педагогической психологии: зона ближайшего развития (Выготский), кривая обучения, интервальное повторение SM-2, таксономия Блума.
Калькулятор транспортной инженерии: пропускная способность, светофор и дорожная одежда
Расчёты транспортной инженерии: пропускная способность дороги, дорожная одежда (ОДН 218), цикл светофора (Вебстер), тормозной путь, вираж.
Калькулятор форекс (позиция, маржа, пипсы)
Рассчитайте размер позиции, стоимость пункта, маржу и P&L для валютных пар. Управление рисками на Форекс.