Диссертация (1141499), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

В ООО НПТО «Тисма» была изготовлена опытнаяпартияплитокнаосновесмесивторичногоАБС-пластикасполивинилхлоридом (в концентрации 40/60). Испытания экспериментальныхобразцов опытной партии плиток показали, что по физико-техническимхарактеристикамопытнаяпартиясоответствуетГОСТ11529-86;истираемость плиток составляет 0,003 г/см2; рассматриваемые образцыимеют равномерную окраску и цветоустойчивы (ГОСТ 11583-74); имеютмодуль упругости 1100 МПа. Учитывая, что предлагаемые материалы неуступают стандартным покрытиям, широко используемым на практике, ноимеют меньшую себестоимость, было принято решение о рекомендации их кпроизводству (Приложение 1).4.2.2. АБС-пластик в смеси со СКЭПТВ работе [158] были получены смеси АБС-пластика со СКЭПТ иопределены их модули упругости.

Расчеты выполнены с помощьюсоотношения (4.5) [89]:  V   V  V зм ,aзм ,dpм ,a3 a RT 1 N A  1   з   Vi  i п.звEM a N A  1   з  vdp з Vм ,a   з Vм ,dp  Vм ,a ,(4.5)93где ρa – плотность аморфной эластомерной матрицы, R – универсальнаягазовая постоянная, T – абсолютная температура, αз – степень заполнения, NA– число Авогадро, vdp – средний объем дисперсной частицы, Vм,dp – мольныйобъем дисперсной частицы, Vм,a – молный объем полимерной матрицы, Ma –молекулярная масса аморфной эластомерной матрицы. Если величина vкрвыражена в Å3, тогда NA = 0.6022.Для пересчета молярных долей αm,2 в объемные αv,2 доли компонентовсмеси использовали соотношение (4.6) m, 2 1M   11  2 1  1M 1  2   v,2(4.6)ρ1 – плотность полимера 1, ρ2 – плотность полимера 2.Полученные расчетные и экспериментальные данные приведены нарисунке 4.25 (β2 – объемная доля АБС-пластика; объем эффективного «узласшивки» vdp = 500 Å3).E, МПа600400200000.20.40.62Рисунок 4.25 – Расчетные (сплошная кривая) и экспериментальные (точки)концентрационные зависимости модуля упругости Е для смеси АБСпластика и СКЭПТ94Плотность, мольные и ван-дер-ваальсовы объемы, молекулярные массыповторяющихся звеньев компонентов полученных смесей приведены втаблице 4.6.Таблица 4.6 – Физические параметры компонентов смеси АБС-пластика соСКЭПТВан-дер-ваальсов Молекулярнаяобъеммасса повторяющегося звена,3Vi i , ǺМПлотностьρ, г/см3Мольныйобъем Vм,см3/мольАБС-пластик18.669.276.469.9СКЭПТ0.89547.0450.642.1ПолимерыСходимость экспериментальных данных с расчетными (средняяошибка аппроксимации 6%) подтверждает то обстоятельство, что частицыАБС-пластика выполняют функцию узлов сшивки, находящихся в смесиэластомера с твердым пластиком.

Такие узлы способствуют резкомуповышению модуля упругости при концентрациях β2 > 0.4.4.2.3 Модуль упругости смесей АБС-пластика с полиэтиленомВ работе [156] были получены и проанализированы концентрационныезависимостимодуляупругостисмесивторичногоАБС-пластикасполиэтиленом высокого давления со степенью кристалличности 60%. Этисмеси рассматривались как смеси частично-кристаллических полимеров ствердыми аморфными полимерами. Расчеты выполнены с помощьюсоотношения (4.7) [89]:951   m, p 2    Vi  iE   Vi iA  m, p 2 BV1 i  i p1 ,  Vi  p2  i p1 A E2B p2(4.7)гдеA0.6022  1   cr cr  a vcr, cr   cr   a  cr    cr M cr ,0  cr   cr   a   cr    cr B  3  a RT  1 0.6022  1   cr  cr  a   Vi  i p ,cr,αcr − степень кристалличности, ρa − плотность аморфного полимера, ρcr −плотность идеального кристалла, vcr − средний объем кристаллита, Mcr,0 −молекулярная масса повторяющегося звена кристаллического полимера,  Vi  − ван-дер-ваальсов объем повторяющегося звена кристаллического i p ,crполимера, αm,p2 – мольная доля полимера 2,   Vi  − ван-дер-ваальсов i p ,1объем полимера 1 и   Vi  − ван-дер-ваальсов объем полимера 2. i p,2Также были использованы известные эмпирические соотношения (4.8)и (4.9):EE1, E11   w, 2  1 E2(4.8)где αw,2 – весовая доля полимера 2 иlogE = (1-αw,2)1ogE1 + αw,21ogE2 .(4.9)96В таблице 4.7 приведены плотность, мольные и ван-дер-ваальсовыобъемы, молекулярные массы повторяющихся звеньев смеси вторичногоАБС-пластика и ПЭ.Таблица 4.7 – Физические параметры компонентов смеси АБС-пластика иполиэтиленаВан-дерМольныйМолекулярнаяПлотностьПолимерыобъем Vм, ваальсов объем масса повторяю3ρ, г/смсм3/мольi Vi , Ǻ3 щегося звена, МАБС-пластикПолиэтилен18.669.20.9 (аморф.)31.221.0 (крист.)28.1076.469.934.128.1На рисунке 4.26 показана теоретическая зависимость модуля упругостиот концентрации вторичного АБС-пластика (β2 – объемная доля АБСпластика) и экспериментальные точки, которые хорошо укладываются на этузависимость (средняя ошибка аппроксимации 4%).Е, МПа12501000750500250000.20.40.60.81.0w,2Рисунок 4.26 – Расчетные (сплошная кривая) и экспериментальные (точки)концентрационные зависимости модуля упругости Е для смеси АБСпластика и ПЭ97Таким образом, полученные результаты для смесей вторичного АБСпластика с различными полимерами (ПВХ, ПЭ, СКЭПТ) свидетельствуют охорошем согласии экспериментальных данных с расчетными.

Соотношения(4.3), (4.5) и (4.7) могут использоваться для прогнозирования механическихсвойств полимерных смесей.4.3. Расчетные схемыРазработана расчетная зависимость температуры стеклования отхимического строения полимеров, заключающаяся в учете влияния атомов иполярных групп, расположенных в основной цепи и в боковых ответвлениях,[150], проведена проверка расчетных схем температуры текучести [164],водопроницаемости [155], модуля сдвига и коэффициента Пуассонананомодифицированныхпроанализированокомпонентовкомпозитоввлияниесмесиихимическогополимер-растворительсмесейполимеров.составанаТакжеиконцентрациипределвынужденнойэластичности и вязкость [161]. Помимо этого проанализировано влияниераспределения наночастиц по размерам в полимерных нанокомпозитах натемпературу стеклования Tg [42], и разработана расчетная схема для оценкитемпературы кипения смеси полимера с растворителем [159].4.3.1.

Расчетная схема для оценки температуры стеклования полимеровТемпература стеклования полимеров является одной из важнейшиххарактеристик полимеров. Если температура стеклования значительнопревышает комнатную, то полимерный материал будет находиться встеклообразном состоянии и обладать модулем упругости в районе 2000-3000МПа. Для строительных конструкционных материалов это очень важно. Если98жетемпературарезиноподобнымиматериалов,стеклованиянизкая,свойствами,чтообладающихвысокойтотакжематериалважнобудетдляэластичностьюобладатьстроительныхихорошейморозостойкостью.

Поэтому усовершенствование расчетных схем дляколичественной оценки температуры стеклования полимеров всегда являетсяактуальной задачей. Именно с их помощью можно предсказыватьтермические характеристики новых полимеров и смесей.В работе [150] разработана расчетная зависимость температурыстеклования от химического строения полимеров, заключающаяся в учетевлияния атомов и полярных групп, расположенных в основной цепи и вбоковых ответвлениях.Для определения температуры стеклования Tg используем уравнение(4.10), предложенное в работах [5,90]:Tg   Vi  i,  ai Vi   b j j i(4.10)где ai – атомные константы, связанные с энергией слабого дисперсионноговзаимодействия; bj – константы, связанные с энергией диполь-дипольныхвзаимодействий bd и водородных связей bh;   Vi  – ван-дер-ваальсов iобъем повторяющегося звена,   ai Vi   b j  – набор атомных константj i[5, 90].Опыт показывает, что одни и те же атомы и группы атомов,расположенные в основной и боковой цепи, приводят к разной жесткостицепей и, как следствие, к разной температуре стеклования.

Разделим наборыатомных констант. Обозначим величины ai, как ai,о и ai,б , если онирасположены в основной и боковой цепи соответственно.99  Vi  iTg .  ai Vi   b j    ai Vi   b j ijj осн.цепь  i бок.цепьДля нахождения численных величин этих констант была составленаизбыточная система уравнений на основе уравнения (4.10). Уравнения былисоставлены с использованием величин Tg для полимеров, для которыхтемпературастеклованиябыларанеемногократноизмерена.Такиеуравнения были составлены для 40 полимерных стандартов. В результатерешения избыточной системы получены значения атомных констант ai ивеличин bj, показанные в таблице 4.8.Таблица 4.8 – Величины ai и bj№123456789101112КонстантыУглерод, находящийся восновной цепиУглерод, находящийся вбоковой цепиВодород, находящийся восновной цепиВодород, находящийся вбоковой цепиКислород, находящийся восновной цепиКислород, находящийся вбоковой цепиАзот, находящийся в основнойцепиАзот, находящийся в боковойцепиКремний, находящийся восновной цепиКремний в боковой цепиХлорФторУсловноеобозначениеЧисленныезначенияaC,о-1.48aC,б-1.72aH,о28.42aH,б26.89aO,о26.81aO,б14.21aN,о2.75aN,б-49.31aSi,о7.17aSi,бaClaF0.773.917.50100№1314151617181920222324КонстантыСера, находящаяся в основнойцепиСера, находящаяся в боковойцепиДвойная связь, находящаяся восновной цепиДиполь-дипольноевзаимодействиеВодородная связь валифатических полиамидахВодородная связь вароматических полиамидахВодородная связь в боковойцепип-замещением-замещениео-замещениеАлифатический циклУсловноеобозначениеЧисленныезначенияaS,о-8.08aS,б2.79bd,=172.0bd-89.0bh,ал-289.0bh,ар-165.0bh,б-232.0bпbмbо30.083.083.0-274.0bал.

циклВ работе [150] была проведена проверка совпадения расчетных иэкспериментальных значений температуры стеклования для большого рядаполимеров.Коэффициенткорреляцииоказалсяравным0.999.Корреляционная диаграмма, содержащая свыше 50 полимеров, показана нарисунке 4.27. Средняя ошибка аппроксимации 8%.101Рисунок 4.27 – Корреляционная зависимость расчетной величины Tg,расчот экспериментальной Tg,эксп.Расчетнаясхемадействуетвширокоминтервалетемператургипотезаразделенияпараметровстеклования от -150 до 520оС.Такимобразом,предложеннаядисперсионного, диполь-дипольного взаимодействия и водородных связейдля атомов и атомных структур, находящихся в основной и боковой цепях,подтверждена на практике и приводит к повышению адекватности расчетов ик упрощению самой процедуры расчета.4.3.2.

Характеристики

Список файлов диссертации