Процессы переработки полимеров аналогичны химическим в том смысле, что как те, так и другие связаны с переносом кинетической энергии, тепло- и массопереносом. Поскольку полимерные материалы обладают необычными свойствами (прежде всего вязкоупругостью), процессы, протекающие при их переработке, как правило, гораздо сложнее химических. К характерным промышленно важным процессам переработки полимеров относятся фильерная вытяжка, экструзия пленок, литье под давлением, формование раздувом, термоформование листовых термопластов и пенопластов.
Для изучения процесса переработки полимеров следует установить взаимосвязь, с одной стороны, между его технологическими параметрами и механическими и реологическими свойствами материала и, с другой, между молекулярными и реологическими характеристиками полимера.
Реологические свойства вторичных полимеров взаимосвязаны с техническими и технологическими параметрами перерабатывающего оборудования, вязкостью и молекулярными параметрами полимеров, особенностями технологического режима производства (температура, скорость течения, вытяжки и т.д.), механическими свойствами перерабатываемых полимерных отходов (ударная вязкость, разрушающее напряжение и т.д.).
Реологические свойства служат своеобразным критерием качества получаемого вторичного сырья при регранулировании полимерных отходов. при проектировании узлов перерабатывающего оборудования (фильеры, шнеки, др.) учет реологических свойств полимеров имеет немаловажное значение. Таким образом, механические свойства конечного продукта в виде гранулированного вторичного полимерного сырья является функцией его химического строения и структуры.
|
|
Механические свойства полимеров характерны ярко выраженной темпе-ратурно-временной зависимостью их свойств и повышенной эластичностью.
При нагружении полимеров происходит их деформация. Различают следующие нагружения: статическое (при постоянной нагрузке и постоянном напряжении) и динамическое (с постоянной скоростью нагружения, цикличес-кой нагрузкой и ударным нагружением), различающиеся распределением нагружения во времени и вызывающие различный характер деформаций полимеров. Почти все полимерные материалы в определенном температурном интервале способны к большим, частично обратимым деформациям.
Всю конечную деформацию реального материала можно представить как результат последовательного проявления двух принципиально отличных видов деформаций: объемного сжатия или расширения, характеризующейся изменением объема при неизменной форме; сдвига, характеризующейся изменением формы при неизменном объеме.
у
F
∆ 
S
lo А а B в
 | |||
 | |||
∆ l Н
 | |||||||||||
 | |  | |  | |||||||
σo С
0 х
х
рисунок 3.2 – Растяжение Рисунок 3.3 – Сдвиг
прямоугольной призмы. прямоугольной призмы.
В рассматриваемом случае (рис. 3.2., 3.3, 3.4) можно предположить, что полимерные материалы подчинены Закону Гука и модулю Юнга (модуль упругости) в следующем виде:
; 
,
где Е – модуль упругости, модуль Юнга,
μ – коэффициент Пуассона,
σо – растягивающее напряжение.
Основная характерная особенность полимеров – сочетание упругости и вязкости: полимеры в одних случаях ведут себя как упругие тела, в других – как вязкие жидкости, но как правило, упругость и вязкость взаимно «накладываются». Полимеры не являются ни чисто упругими, ни истинно вязкими, и их поведение не подчиняется ни Закону Гука, ни Закону вязкости Ньютона.
|
|
 | |||
 | |||
E
 |
1/υ
0
Рисунок 3.4 – График деформации упругого (1) и пластичного (2) материала.
Модельные представления в сущности основаны на том, что твердое тело, сочетающее упругость и вязкость, моделирует совокупность соответствующим образом соединенных между собой элементов, символизирующих упругость и вязкость.
Выводы.
1. Аналитически установлено, что механизм процессов, протекающих при эксплуатации и переработке полимерных отходов, и их количественное описание, позволяет сделать вывод о том, что получаемые из вторичного сырья полупродукты (агломерат и регранулят) должны содержать не более 0,1–0,5 моля окисленных активных групп, иметь оптимальную молекуляр-ную массу, обладать воспроизводимыми физико-механическими и технологическими показателями. Только в этом случае полупродукт можно использовать для производства изделий с гарантированным сроком службы взамен дефицитного первичного полимерного сырья из термопластов.
2. Одним из путей решения проблемы создания качественных полимерных материалов и изделий из вторичных полимеров является его модификация физико-химическими способами и создание однородного по структуре материала с воспроизводимыми свойствами.
|
|
3. Методы модификации вторичного полимерного сырья можно разделить на химические (сшивание, введение различных добавок) и физико-химические (наполнение минеральными и органическими наполнителями).
Большой научный и практический интерес представляет создание наполненных полимерных материалов на основе вторичного полиэтиленового сырья. использование полимерных материалов из вторичного сырья, содержащих до 30 % наполнителя, позволит высвободить до 40 % первичного сырья и направить его на производство изделий, которые нельзя получать из вторичного. Это в значительной степени сократит дефицит первичного полимерного сырья.
Для получения наполненных полимерных материалов из вторичного сырья можно использовать дисперсные и армирующие наполнители минерального и органического происхождения, а также наполнители, которые можно получать из полимерных отходов. Наполнению можно подвергать практически все отходы термопластов, а также смешанные отходы, которые для этой цели использовать предпочтительней с экономической точки зрения и технико-экономической эффективности применения полимерных композиционных материалов.
Литература
1. Авраменко В.Л., Попова Н.Г. Реология и прочность полимеров. Киев УМК ВО, 1989 – 271с.
2. Вторичное использование полимерных материалов. Под ред. Е.Г. Любеш-киной, Москва: Химия, 1985 – 192 с.
3. Горох Н.П., Саратов И.Е., Юрченко В.А. Полимерные отходы в коммунальном хозяйстве города. Учебное пособие под редакцией Бабаева В.Н., Коринько И.В., Шутенко Л.Н. Харьков, ХНАГХ, 2004 – 375 с.