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 применяемь х 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 Р 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.

Заключение

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 мо жет обеспечить хорошие конечные свойства. Модели для предсказания свойств монополимерных смесей в зависимости от доли восстановленного материала успешно развиваются.