Диссертация (1091842), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Прогноз проводился для семи смесейтермопластов: ПММА/ПЭВП/ПС, ПА-12/ПЭВП/ПС, ПММА/ПП/ПС, ПММА/ПС/ПП,ПЭО/СЭВ-18/ПС, ТПУ/ПЭВП/ПС, ПЭВП/ПП/ПС, для четырех смесей термопластов сэластомерами ПЭО/СКД/СКЭП, ТПУ/ПЭВП/СЭВ-33, ПП/ПС/СКМС, СКЭП/ПС/СКМСдля четырех смесей эластомеров: СКИ/ХСПЭ/СКН-26, БНКС-40/СКИ/СКМС, БНКС40/СКИ/СКЭП и СКЭПТ/БК/ХСПЭ. Для некоторых смесей термопластов известнымежфазные характеристики, поэтому представлялось возможным сравнить полученныенами результаты с литературными данными с целью оценки качества проведенногопрогноза.Смеси термопластовПрогнозированиеморфологиисиспользованиемтеориикоэффициентоврастеканияЗначения межфазного натяжения, рассчитанные для температуры 200ºС, взяты изтаблицы 3.20.
Используя уравнения (1.10), были рассчитаны значения коэффициентоврастекания и произведен прогноз морфологии тройных смесей. Результаты внесены втаблицу 4.1.86Таблица 4.1 – Значения коэффициентов растекания (мДж/м2) и прогноз морфологии длясмесей на основе термопластовСмесьΘ31Θ13Θ21ПММА/ПЭВП/ПС ПЭВП-4,12,1-6,7ПА-12/ПЭВП/ПСПЭВП-10,03,4-10,4ПММА/ПП/ПСПП-3,91,9-5,5ПММА/ПС/ПППЭО/СЭВ18/ПСТПУ/ПЭВП/ПСПЭВП/ПП/ПСМатрицаПС-4,1-6,12,1СЭВ-7,71,3-1,9ПЭВП-15,54,5-11,1ПП-1,9-4,10,1МорфологияЛит.
данныеПС капсулируетПС капсулируетПММАПММА [58,60]ПС капсулируетотсутствуютПА-12ПС капсулируетПС капсулируетПММАПММА [54]Независимыенезависимыедисперсии ПП идисперсии ПП иПММАПММА [54]ПС капсулируетотсутствуютПЭОПС капсулируетотсутствуютТПУНезависимыенезависимыедисперсии ПЭ идисперсии ПЭ иПСПС [62]Для пяти исследуемых смесей термопластов прогнозирование по уравнению(1.10) предполагает, что ПС будет капсулировать фазы ПММА или ПА-12, при условии,что ПЭВП, ПП либо СЭВ-13 являются матрицей. Сравнение литературных данных длясмесейПММА/ПЭВП/ПС,ПММА/ПП/ПС,ПММА/ПС/ППиПЭВП/ПП/ПСсрезультатами нашего прогнозирования, когда использовались только расчетныезначениямежфазныхнатяжений(табл.3.20),подтверждаетиспользованных методик и правильность проведенного прогноза.адекватность87Прогнозирование морфологии с использованием параметров растворимостиВ данном разделе приведен прогноз морфологии для тех же смесей термопластов,что и в таблице 4.1, но с использованием параметров растворимости (δ) по уравнениям(1.15).
Для прогнозирования морфологии в данном случае были также рассчитаныкоэффициенты растекания (уравнение 1.10), однако вместо межфазных натяжений длярасчета использовали параметры растворимости, значения которых взяты из [69] илирассчитанные нами (таблица 3.14). Значения параметров растворимости, приведенные влитературе, варьируются в довольно широких пределах, что не может не отразиться нарезультатах прогнозирования, поэтому для расчета были использованы как значения δ,определенные расчетным методом (таблица 4.2.1), так и найденные экспериментально,принимающие значения из интервала, взятые из [69] (таблица 4.2.2). Посколькуэкспериментальные значения параметров растворимости лежат в некоторых интервалах,то рассчитанные с их использованием коэффициенты растекания также принимаютзначения из некоторого интервала, при этом для одной смеси может прогнозироватьсянесколько разных морфологий, что отражено в таблице 4.2.2.Таблица 4.2.1 – Прогноз морфологии для смесей термопластов с использованиемрассчитанных параметров растворимости δ (кал1/2/см3/2)Смесьδ1δ2δ3Θ31Θ13ПММА/ПЭВП/ПС9,68,38,50-2,2 ПММА капсулирует ПСПА-12/ПЭВП/ПС11,18,38,50-3,2 ПА-12 капсулирует ПСПММА/ПП/ПС9,67,78,50-2,1 ПММА капсулирует ПСПЭО/СЭВ-18/ПС9,89,49,60-0,4 ПЭО капсулирует ПСТПУ/ПЭВП/ПС11,08,39,40-3,2 ТПУ капсулирует ПСПММА/ПС/ПП8,59,67,7-1,60МорфологияПрогноз невозможен88Таблица 4.2.2 – Прогноз морфологии для смесей термопластов с использованиемэкспериментально найденных параметров растворимости δ (кал1/2/см3/2)Смесьδ1δ2δ3ПММА/ПЭВП/ПС 9,1’12,8 7,8’8,4 8,1’9,3Θ31Θ130-7,0’-2,0МорфологияПММА капсулируетПСПА-12 капсулируетПС (либоПА-12/ПЭВП/ПС11,17,8’8,4 8,1’9,3 -3,6’0 -6,0’-1,8независимыедисперсии, если обакоэффициентаотрицательны)ПММА капсулируетПС (либоПММА/ПП/ПС9,1’12,8 8,2’9,2 8,1’9,3 -0,2’0 -1,8’-0,2независимыедисперсии, если обакоэффициентаотрицательныПЭО/СЭВ-18/ПС7,5’9,9ТПУ/ПЭВП/ПС11,0ПММА/ПС/ПП9,48,1’9,30-1,2’-0,87,8’8,4 8,1’9,30-5,8’-3,49,1’12,8 8,1’9,3 8,2’9,20-7,0’-1,8ПЭО капсулируетПСТПУ капсулируетПСПММАкапсулирует ППКак видно из таблицы 4.2.1 коэффициент растекания θ13 для системыПММА/ПС/ПП оказался равным нулю, что не позволяет произвести прогнозморфологии по уравнениям (1.10), поскольку в них не предусмотрено равенство данного89коэффициента нулю.
Для систем ПММА/ПЭВП/ПС, ПММА/ПП/ПС, ПММА/ПС/ППрезультат прогнозирования не совпадает с реальной морфологией, приведенной вработах [62, 66] (ср. с таблицей 4.1). Для остальных смесей результат прогнозированияпо данным уравнениям расходится с прогнозом по уравнению Torza и Maison‘а, поэтомуадекватность уравнений оценивали, сравнивая прогноз с реальной морфологией смесей,исследованной при помощи электронной микроскопии.Идентификацияфазовойморфологиитройныхкомпозицийнаосноветермопластов методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)Для оценки адекватности прогноза, представленные выше результаты необходимосравнить с реальной морфологией этих смесей, исследованной при помощи СЭМ. Длямикроскопического исследования морфологии выбрали смеси состава 20/70/10(дисперсная фаза 1/матрица/дисперсная фаза 2).
Способ препарирования образцов былпредставлен в разделе 2.2. Микрофотографии смесей приведены на рисунке 4.1.90(а)(б)(в)(г)(д)Рисунок 4.1 – Микрофотографии смесей ПММА/ПЭВП/ПС (а), ПЭО/СЭВ/ПС (б),ПА-12/ПЭВП/ПС (в), ПММА/ПП/ПС (г), ТПУ/ПЭВП/ПС (д) 20/70/10. Фаза ПС (темныеучастки)селективносоответственноэкстрагированыциклогексаномиуксуснойкислотой91Из приведенных микрофотографий видно, что во всех случаях фаза ПС (болеетемная)формируетоболочкукомпозиционныхчастиц.Сравниваярезультатыисследования морфологии с результатами прогноза (таблица 4.1) можно заключить, чтоуравнениеTorzaиMason'а(1.10)обеспечиваетверныйпрогнозирование на основе параметров растворимости ипрогноз,тогдакакуравнения (1.15) врассмотренных здесь примерах дает неверный результат.
Таким образом, полученныеданные ставят под сомнение адекватность последнего метода.Смеси эластомеров с термопластамиПрогнозированиеморфологиисиспользованиемтеориикоэффициентоврастеканияПрогнозирование морфологии тройных смесей термопластов осуществляли сиспользованием значений межфазных натяжений, взятых из таблицы 3.6.2, сиспользованием уравнения Torza и Maison‘а, а также параметров растворимости (δ) поуравнениям (1.15).
Результаты прогноза сравнивались с реальной морфологией,исследованной на СЭМ. Как и в случае со смесями термопластов, был проведен прогноздля ряда смесей, морфология которых была исследована в литературе [100,101].Результаты прогнозирования морфологии по уравнению Torza и Maison‘а приведены втаблице 4.3.Таблица 4.3– Значения коэффициентов растекания (мДж/м2) и прогноз морфологии длясмесей эластомеров с термопластамиСмесьМатрицаΘ31Θ13Θ21МорфологияЛит.
данныеСКЭППЭО/СКД/СКЭПСКД-21,91,9-2,1капсулируетотсутствуютПЭОСЭВ-33ТПУ/ПЭВП/СЭВ-33ПЭВП-19,96,5-6,7капсулируетТПУотсутствуют92Продолжение таблицы 4.3СмесьПП/ПС/СКМСПЭВП/ПС/СКМСМатрицаПСПСΘ31-1,0-1,8Θ130,21,0Θ21МорфологияЛит. данныеСКМССКМСкапсулируеткапсулируетПЭВППЭВП [100]СКМССКМСкапсулируеткапсулируетПЭВППЭВП [100, 101]-4,04,8СКМССКЭП/ПС/СКМСПС-3,80,2капсулирует-4,0СКЭППП/ПЭВП/СКЭППЭВП-1,40,6-1,6СКМС капсулируетСКЭП [100]СКЭПСКЭПкапсулируеткапсулирует ПППП[55]Прогнозирование морфологии с использованием параметров растворимостиТаблица 4.4 – Прогноз морфологии для смесей эластомеров с термопластами сиспользованием параметров растворимости δ (кал1/2/см3/2)Смесьδ1δ2ПЭО/СКД/СКЭП7,5-9,98,311,07,8’8,49,48,2-9,28,1-9,38,7ТПУ/ПЭВП/СЭВ33ПП/ПС/СКМСδ3Θ317,9-10,0 -0,8’-0,2Θ13Морфология-3,0’ независимые дисперсии-0,8ПЭО и СКЭП0-3,2ТПУ капсулирует СЭВ-1,00невозможно определитьПЭВП капсулирует СКМС,ПЭВП/ПС/СКМС 7,8’8,4 8,1-9,38,7-1,2’0-0,6если Θ31=0 (либонезависимые дисперсии,если Θ31<0 и Θ13<0)93Продолжение таблицы 4.4Смесьδ1δ2δ3Θ31Θ13МорфологияСКЭП капсулируетСКМС, если Θ31=0СКЭП/ПС/СКМС7,98,1-9,38,7-1,2’0 -1,6’-0,4 (либо независимыедисперсии, еслиΘ31<0 и Θ13<0)независимыеПП/ПЭВП/СКЭП8,2-9,2 7,8’8,47,9-1,2’-0,2 -1,4’-0,6дисперсии ПП иСКЭПИдентификация фазовой морфологии тройных композиций эластомеров стермопластами методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)Для оценки адекватности прогноза, представленные выше результаты, сравнивалис реальной морфологией этих смесей, исследованной при помощи СЭМ.
Длямикроскопического исследования морфологии выбрали смеси состава 20/70/10(дисперсная фаза 1/матрица/дисперсная фаза 2). Микрофотографии смесей приведенына рисунке 4.2.94(а)Рисунок(б)4.2–МикрофотографиисмесейПЭО/СКД/СКЭП20/70/10(а),ТПУ/ПЭВП/СЭВ-33 20/70/10 (б). Фазы СКЭП и СЭВ-33 (темные участки) селективноэкстрагированы циклогексаномАнализируя полученные результаты можно сделать вывод, что прогнозированиеморфологииисследуемыхрастворимости (уравнениявработе(1.15)),тройныхсмесейнаосновепараметровпри использовании как расчетных, так иэкспериментально найденных значений δ, не обеспечивает адекватных результатов.Уравнения Toza и Maison'a, напротив, во всех представленных случаях позволяютпровестиадекватныйпрогнозморфологиитройныхсмесейтермопластовсэластомерами.
Важно отметить, что это может служить подтверждением правильностинайденных нами значений МН для систем эластомер-термопласт (таблица 3.21.1).Смеси эластомеровПрогнозированиеморфологиисиспользованиемтеориикоэффициентоврастеканияПри прогнозировании морфологии тройных смесей эластомеров используемрасчетные значения межфазного натяжения, приведенные в таблице 3.21.2. Отметим,что МН, приведенные в этой таблице, определены только для комнатной температуры,95пересчитать которые для более высоких температур невозможно из-за отсутствияинформации о температурных коэффициентов МН. В связи с этим процессы смешенияосуществляли при комнатной температуре на вальцах.
Результаты прогнозированиявнесены в таблицу 4.5.Таблица 4.5 – Значения коэффициентов растекания (мДж/м2) и прогноз морфологии длясмесей на основе эластомеровСмесьСКИ/ХСПЭ/СКН-26МатрицаΘ31Θ13Θ21ХСПЭ-18,44,4-9,6МорфологияСКН-26 капсулирует СКИНезависимоеСКЭПТ/БК/ХСПЭБК-20,9-11,3распределение1,3 дисперсных фаз СКЭПТ иХСПЭБНКС-40/СКИ/СКМССКИ-28,61,2-1,8 СКМС капсулирует БНКС-40БНКС-40/СКИ/СКЭПСКИ-26,00,6-4,4 СКЭП капсулирует БНКС-40Как видно из таблицы 4.5 для трех смесей эластомеров СКИ/ХСПЭ/СКН-26,БНКС-40/СКИ/СКМС и БНКС-40/СКИ-3/СКЭП расчет прогнозирует капсулированнуюморфологию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
