1.4. Процедура разработки композиций

Содержание:

Если предполагаемое применение новое, то, помня о возможном получении па- тента, необходимо убедиться, чтобы сохранились запротоколированные записи, от- носящиеся к разработке композиции и к испытаниям. Еслив данной области суще- ствуют сходные продукты, то должны быть учтены их преимущества и ограничения. Необходимо составить список характеристик, которые были бы идеальными (ино- гда они могут быть недостижимы) и обдумать с помощью маркетологов какие со- ображения помогли бы продвижению продукта. Далее, следует учесть отношение между задумываемым проектом и другими, находящимися в работе, и работать над теми, в которых есть уверенность. Анализ перед началом практических действий может быть очень полезным. Часто достаточно сделать обоснованную догадку о перспективном решении, до того как начать экспериментировать. Эти стадии, хотя и трудны для формализации, являются частью планирования экспериментов.

Анализ следует продолжить обзором технических условий (ТУ) продукта, ко- торые включают не только документы из органов государственного регулирования, но также и выдержки из требований заказчика или образцы конкурентных предло- жений. Нужно убедиться, что методы испытаний имеют соответствующую специ- фикацию. В некоторых отдельных случаях исходную рецептуру можно взять из ис- точников поставщика (или специальной литературы, такой как настоящая книга). Поставщики компонентов зачастую охотно сотрудничают по программе испыта- ний. С другой стороны, есть применения, о которых разработчик дает только мини- мум информации о разработке рецептуры. Однако, при помощи современных ана- литических приборов и достаточном усилии состав всех композиций может быть воссоздан.

С этой точки зрения, какая-либо программа экспериментов может быть сплани- рована как интуитивно (что обычно для случая широко известной общей области применения), так и статистически (что распространено при инновационных разра- ботках). В наиболее распространенном случае текущая экспериментальная работа, вероятно, выполняется лаборантом, в то время как исследователь в технических за- дачах не задействован. Инструкции лаборанту должны указывать на наиболее ве- роятные результаты экспериментов, чтобы неожиданные результаты могли бы быть восприняты и немедленно доложены. Мы учимся именно на неожиданном. Успеш- ный исследователь следует афоризму Пастера, гласящему, что удача улыбается го- товым к ней. Конечно, лучше производить эксперименты самому (кроме случаев, когда предполагается, что лаборант проделает работу более тщательно).

По мере возможности необходимо записывать условия смешения, отмечать ха- рактеристики изменения температуры от времени на стадиях смешения и пласти- кации. Это может быть сверено с испытанием той же композиции в реометре. Если важно сравнить физические свойства до и после теплового старения, то необходи- мо убедиться в том, что образцы для испытаний были изготовлены при полном про- плавлении композиции. При изучении деформационных свойств, особенно в срав- нении с контрольными или конкурентными образцами, лучше построить полную кривую зависимости напряжения от деформации, чем получить только значения предела текучести и предела прочности. Опытный химик может сделать выводы о различиях в рецептуре композиции, исходя из формы таких кривых. Если образец показывает значительные отклонения от среднеарифметических значений, то по- лезно попытаться установить причину. Например, необычайно малое значение мо- дуля упругости при растяжении в сочетании с более или менее нормальным 100 процентным модулем является сигналом заподозрить разрушение данного образца на включениях недостаточно диспергированных ингредиентов. (Необычайно высо- кое значение прочности при растяжении будет, конечно, более заманчивым.)

Наконец, следует проверить результаты по каждой программе эксперимен- тов чтобы определить будут ли они противоречить или, наоборот, соответствовать какой-то другой интересующей проблеме — возможно не стоило отвергать простое решение в прошлом.

1.5. Стоимость ингредиентов

Хотя некоторые компоненты смесей продается по объему, большинство из них закупаются по весу, так как являются предварительно смешанными продуктами. С другой стороны, изделия из ПВХ часто продаются по объему. Поэтому, необходимо знать цены, приходящиеся на стандартный объем материалов (практически везде в мире — это литр). Чтобы получить объемы ингредиентов, надо их веса в килограм- мах разделитьна их плотности. Отношение общего веса к общему объему дает рас- считанную плотность композиции. В Соединенных Штатах обычен способ выра- жения веса ингредиентов в рецептуре в фунтах. «Ассоциированный» объем равен фунт/объем. Чаще всего его рассчитывают путем деления веса на удельный вес, то есть отношение его плотности к плотности чистой воды при данной температуре. Таким образом, удельный вес (УВ) — безразмерная величина, а фунт/объем (или кг/объем) — величина искусственно созданная.

В непластифицированном ПВХ рассчитанные УВ должны хорошо соответствовать таковым в конечном изделии. Изменения в меньшую сторону говорят о пористой структуре или неполном сплав- лении, Удельный вес изделий из пластифицированного ПВХ должен быть немно- го больше рассчитанного, в зависимости от содержания пластификатора. Это хо- рошо известный эффект сольватации [2]. Если такой эффект отсутствует, то есть при солидном содержании пластификатора есть полное (с точностью до 0,001) со- ответствие между наблюдаемым УВ и рассчитанным, то следует (после повторения расчетов) тщательно проверить склонность пластификатора к миграции. В целом, следует проверять удельные веса регулярно для оценки правильности составления рецептуры композиции, перед тем как тратить время на практические испытания. 14

Вывод состоит в том, чтобы периодически проверять массовый баланс, то есть про- верять, соответствует ли количество полимера и других компонентов количеству полученного композиционного материала.

Потеря пластификатора в процессе переработки может происходить путем испа- рения, особенно в процессе сплавления пластизольного покрытия. В данном случае потери могут находиться на уровне нескольких процентов. Это может быть неиз- бежным и присущим данному продукту, и должно учитываться при расчетах стои- мости и при контроле загрязнений окружающей среды.

Удельные веса распространенных ингредиентов представлены в нижеследую- щем разделе для облегчения расчетов стоимости.

Таблица 1.1. Удельные веса полимерных компонентов

ПВХ гомополимер 1,40
ПВХ/ винилацетат (ВА), 2% ВА 1,39
ПВХ/ВА, 5% ВА 1,38
ПВХ/ВА, 10% ВА 1,37
ПВХ/ВА, 15% ВА 1,35
Акриловый модификатор ударопрочности 1,10
Акриловая добавка для улучшения перерабатываемости 1,18
Акрилонитрил бутадиен стирол (АБС) модификатор ударопрочности 0,95–1,04
Метакрилат бутадиен стирол (МБС) модификатор ударопрочности 1,0
Поли(α-метилстирол) 1,07
Хлорированный полиэтилен (ХПЭ), 42% хлора 1,23
Хлорсульфированный полиэтилен 1,18
Бутадиен-нитрильный каучук (БНК) 0,99
ПВХ/полиуретановые (ПУ) смеси 1,3–1,4

Продукция

1.4. Процедура разработки композиций