РЕГУЛЮВАННЯ КІНЕТИКИ ПОГЛИНАННЯ ВОЛОГИ В КОМПОЗИТАХ НА ОСНОВІ LLDPE та CаO ШЛЯХОМ ЗМІНИ ГРАНУЛОМЕТРІЇ

Анотація

Мета. Метою статті є експериментальна оцінка придатності полімерних композитів з оксидом кальцію як поглиначів атмосферної вологи та обґрунтування підходи до керування їх кінетикою вологопоглинання.

Методика. Досліджувані композити отримувалися шляхом компаундування на двошнековому екструдері. Оцінювання поглинальної здатності виконували гравіметричним методом у замкненому об’ємі в скляному ексикаторі за температури 23 °C; зміну маси реєстрували один раз на добу. Як показник поглинання вологи використано відносний приріст маси, що відображає інтегральну кількість зв’язаної вологи.

Результати. Стаття присвячена обґрунтуванню підходу до керування кінетикою поглинання вологи високонаповненими полімерними композитами на основі лінійного поліетилену низької щільності та оксиду кальцію. Передумовою роботи стало те, що силікагель залишається найпоширенішим осушувачем і забезпечує швидку сорбцію з раннім виходом на квазістаціонарний стан, однак практичні задачі контролю вологості не завжди потребують саме максимально швидкого осушення на початку експозиції. У ряді випадків більш важливими є довготривале вологопоглинання і більша кінцева ємність, а також можливість цілеспрямовано змінювати кінетичну криву вологопоглинання. З урахуванням того, що оксид кальцію широко застосовують як поглинач вологи під час вторинної переробки полімерів, у роботі перевірено його придатність до сорбції атмосферної вологи поза межами розплаву у складі гранульованого композиту, а також встановлено, можливість регулювання кінетики вологопоглинання двома керованими параметрами структури: розміром гранули композиту і гранулометрією оксиду кальцію в його складі.

Наукова новизна. Показано, що композити на основі LLDPE з CaO демонструють принципово інший характер сорбції, ніж силікагель: замість різкого початкового набору маси спостерігається розтягнуте у часі вологопоглинання, причому зі збільшенням частки CaO зростають ємність і час до вичерпання поглинальної ємності. Було встановлено, що для дрібнодисперсного CaO характерне інтенсивне вологопоглинання на ранніх етапах досліду і плавне монотонне наближення до рівня близько 32% через 90 діб. Для оксидів кальцію з розміром фракції 200 та 320 мкм виявлено зміну форми кривої вологопоглинання на S-подібну з тривалою пологою початковою ділянкою та відкладеним прискоренням; момент прискорення узгоджується у часі з появою тріщин і локальним руйнуванням поверхні гранули, що вказує на різку зміну умов масоперенесення і зростання доступної площі контакту мінеральної фази з водяною парою.

Практична значимість. Отримані результати підтверджують придатність композитів на основі LLDPE з CaO як поглиначів атмосферної вологи з більш тривалим режимом роботи порівняно із силікагелем і показують, що поєднання керування розміром гранули композиту та гранулометрією CaO формує практичний інструмент контролю кінетики вологопоглинання під конкретні умови застосування.