Композиты общего назначения на основе термопластов

Модели, предсказывающие свойства гомополимерных смесей

Поиск алгоритмов предсказания свойств монополимерных смесей из ориги­нальных и восстановленных полимеров является очень интересным и полезным делом, особенно если он направлен для решения промышленных задач. Хотя про­блема крайне актуальна, число опубликованных исследований очень невелико [20, 21]. Целью настоящего раздела является не представление математических или теоретических выкладок, но краткое описание потенциала применяемых моделей, направленных на решение промышленных задач.

Весьма трудно составить правильный алгоритм, потому что он должен пред­сказывать потерю свойств после заданного числа этапов переработки, рассчиты­вать минимальное количество оригинального полимера, который следует добав­лять во избежание потерь свойств и, наконец, предсказывать численное значение, характеризующее данное свойство после многократных циклов переработки (ста­бильность свойств).

Алгоритм, предложенный Бернардо с сотр. [20], был проверен на монополи­мерных смесях полиолефинов [20] и ПК [21], перерабатываемых литьем под дав­лением.

Алгоритм относится к случаю степенного закона для потери свойств и лога­рифмического закона для смесей. Кроме того, для него были разработаны моди­фикации для приложений, в которых свойства должны быть предсказаны после одного цикла переработки. Этот алгоритм может предсказывать свойства не только после п циклов, но также определять стабильность свойств. При исполь­зовании теоретической модели такого типа возможно предсказывать максималь­ную долю размельченного продукта, обеспечивающую необходимый уровень ка­чества.

В качестве примера на рис. 6.21 показаны отношение Рп /Р0 показателей текуче­сти расплава (ПТР) после п циклов переработки Рп и значение, характеризующее это свойство у оригинального полимера в зависимости от числа циклов переработ­ки монополимерных смесей ПП. На рисунке к. представляет долю оригинального ПП в смеси. Кривые относятся к расчетным значениям по модели, а точки пред­ставляют экспериментальные значения. Можно видеть замечательное совпадение ожидаемых и экспериментальных значений, в особенности для кривой деструкции

ПП {к = 0). Для монополимерных смесей достигнуто хорошее согласие теоретиче­ских и экспериментальных величин, хотя для большого числа циклов переработки имеется некоторое расхождение.

Смеси из восстановленного материала с оригинальным материалом того же типа называются гомополимерными или монополимерными смесями. Даже если химическая природа одна и та же, такие смеси демонстрируют отклонения от правила аддитивности смесей, то есть определенную несовместимость. В неко­торых случаях на кривых свойство-состав наблюдаются глубокие минимумы, как правило, связанные с изменением кристалличности и кристаллической мор­фологии, вызванным уменьшением молекулярной массы переработанного ком­понента и/или присутствием кислородсодержащих групп (в случаях, когда вос­становленный полимер подвергался фотоокислению). Это типичный случай для частично кристаллических полимеров, таких как полиолефины (ПЭ и ПП), по­лиэфиры и ПА

Монополимерные смеси ПВХ проявляют свойства, промежуточные между свойствами двух компонентов, а их главным недостатком является пониженная термомеханическая стойкость.

В целом, все монополимерные смеси проявляют определенную несовмести­мость из-за изменения в строении/составе восстановленного компонента. Поэто­му введение лишь незначительных количеств восстановленного компонента мо­жет обеспечить хорошие конечные свойства. Модели для предсказания свойств монополимерных смесей в зависимости от доли восстановленного материала ус­пешно развиваются.

Литература

1. F. P. LaMantia in Frontiers in the Science and Technology of Polymer Recycling, Ed., G. Akovali, Kluwer Academic Publishers, Amsterdam, 1998, 385.

2. J. Scheirs, Polymer Recycling, John Wiley & Sons, New York, 1998.

3. F. P. LaMantia and M. Wenguang, Polymer Networks and Blends, 1995, 5, 173.

4. M. Marrone and F. P. LaMantia, Polymer Recycling, 1996, 2, 9.

5. M Marrone and F P LaMantia, Polymer Recycling, 1996, 2, 17.

6. A. Valenzaand F. P. LaMantia, Polymer Degradation and Stability, 1987, 19, 135.

7. A. Valenza and F. P. LaMantia, Polymer Degradation and Stability, 1988, 20, 63.

8. C. Albano, G. Sanchez and A. Ismayel, Journal of Macromolecular Science : Pure and Applied Chemistry, 1998, A35, 1349.

9. C. Albano, L. La Rocca and С Aparicio, journal of Macromolecular Science: Pure and Applied Chemistry, 1998, A3 5,1363.

10. E. M. Abdelbary, M. N. Ismail, A. A. Yehia and A. A. Abdel Hakim, Polymer Degradation and Sta­bility, 1998, 62, 111.

11. N. Hannig and E. Raddatz in Recycling and Recovery of Plastics, Eds, J. Brandrup, M Bittner, W. Michaeli and G Menges, Carl Hanser Verlag, Vienna, 1996, 571.

12. P. S. Blatz, Emerging Technologies in Plastic Recycling, American Chemical Society Press, USA, 1992.

13. C. Pattanakul, S. Selke, C. Lai and J. Miltz Journal of Applied Polymer Science, 1991,43, 2147.

14. R. W. Di Raddo and I. Laroche, Plastics, Rubber and Composites Processing and Applications, 1997,24,197.

15. L. Incarnato, P. Scarfato and D. Acierno, Polymer Engineering Science, 1999, 39, 749.

16. J. L. Throne, Advances in Polymer Technology, 1987,7, 347.

17. F. P. LaMantia and R. Scaffaro, Polymer Recycling, 1997, 3, 1.

18. M. Wengwang and F. P LaMantia, Journal of Applied Polymer Science, 1996, 59, 759.

19. F. P. LaMantia, Macplcis, 2000, 224, 31.

20. C. A. Bernardo, A. M. Cunha and M. J. Oliveira, Polymer Engineering Science, 1996, 36, 511.

21. C. A. Bernardo, A. M. Cunha and M. J. Oliveira. Advances in Polymer Technology. 1996, 15, 215.