Утилизация полимерной тары и упаковки. Клинков А.С - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Способы переработки отходов ПО зависят от марки полимера и их происхождения. Наиболее просто перерабатыва-
ются технологические отходы, то есть отходы производства, которые не подверглись интенсивному световому воздейст-
вию в процессе эксплуатации. Не требуют сложных методов подготовки и отходы потребления из ПЭВП и ПП, так как с
одной стороны изделия, изготавливаемые из этих полимеров, также не претерпевают значительных воздействий вследст-
вие своей конструкции и назначения (толстостенные детали, тара, фурнитура и т.д.), а с другой стороны – исходные по-
лимеры более устойчивы к воздействию атмосферных факторов, чем ПЭНП. Такие отходы перед повторным использова-
нием нуждаются только в измельчении и гранулировании [9].
1.2.1. Структурно-химические особенности вторичного полиэтилена
Выбор технологических параметров переработки отходов ПО и областей использования получаемых из них изделий
обусловлен их физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, которые в значительной степени
отличаются от тех же характеристик первичного полимера. К основным особенностям вторичного ПЭНП (ВПЭНП), ко-
торые определяют специфику его переработки, следует отнести: низкую насыпную плотность; особенности реологиче-
ского поведения расплава, обусловленные высоким содержанием геля; повышенную химическую активность вследствие
изменений структуры, происходящих при переработке первичного полимера и эксплуатации полученных из него изде-
лий.
В процессе переработки и эксплуатации материал подвергается механохимическим воздействиям, термической, тепло-
и фотоокислительной деструкции, что приводит к появлению активных групп, которые при последующих переработках
способны инициировать реакции окисления [10, 11].
Изменение химической структуры начинается уже в процессе первичной переработки ПО, в частности при экстру-
зии, когда полимер подвергается значительным термоокислительным и механохимическим воздействиям. Наибольший
вклад в изменения, протекающие при эксплуатации, вносят фотохимические процессы. Эти изменения необратимы, в то
время как физико-механические свойства, например, полиэтиленовой пленки, отслужившей один-два сезона для укрытия
парников, после перепрессовки и экструзии почти полностью восстанавливаются [5].
Образование в ПЭ пленке при ее эксплуатации значительного числа карбонильных групп приводит к повышенной
способности ВПЭНП поглощать кислород, следствием чего является образование во вторичном сырье винильных и ви-
нилиденовых групп, которые значительно снижают термоокислительную стабильность полимера при последующих пе-
реработках, инициируют процесс фотостарения таких материалов и изделий из них, снижают срок их службы.
Наличие карбонильных групп не определяет ни механические свойства (введением их до 9 % в исходную макромо-
лекулу не оказывает существенного влияния на механические свойства материала), ни пропускание пленкой солнечного
света (поглощение света карбонильными группами лежит в области длин волн менее 280 нм, а свет такого состава прак-
тически не содержится в солнечном спектре) [10]. Однако именно наличие карбонильных групп в ПЭ обусловливает
весьма важное его свойство – стойкость к воздействию света.
Инициатором фотостарения ПЭ являются гидропероксиды, образующиеся еще при переработке первичного мате-
риала в процессе механохимической деструкции [10, 11]. Их инициирующее действие особенно эффективно на ранних
стадиях старения, в то время как карбонильные группы оказывают существенное влияние на более поздних стадиях.
Как известно, при старении протекают конкурирующие реакции деструкции и структурирования. Следствием пер-
вой является образование низкомолекулярных продуктов, второй – нерастворимой гель-фракции. Скорость образования
низкомолекулярных продуктов максимальна в начале старения. Этот период характеризуется низким содержанием геля и
снижением физико-механических показателей.
В дальнейшем скорость образования низкомолекулярных продуктов снижается, наблюдается резкое возрастание со-
держания геля и уменьшение относительного удлинения, что свидетельствует о протекании процесса структурирования.
Затем (после достижения максимума) содержание геля в ВПЭ при его фотостарении снижается, что совпадает с полным
израсходованием винилиденовых групп в полимере и достижением предельно допустимых значений относительного уд-
линения. Такой эффект объясняется вовлечением образовавшихся пространственных структур в процессе деструкции, а
также растрескиванием по границе морфологических образований, что приводит к снижению физико-механических ха-
рактеристик и ухудшению оптических свойств.
Скорость изменения физико-механических характеристик ВПЭ практически не зависит от содержания в нем гель-
фракции. Однако содержание геля необходимо всегда учитывать как структурный фактор при выборе способа повторной
переработки, модификации и при определении областей использования полимера.
В табл. 1 приведены характеристики свойств ПЭНП до и после старения в течение трех месяцев и ВПЭНП, получен-
ного экструзией из состаренной пленки.
Характер изменения физико-механических характеристик для ПЭНП и ВПЭНП неодинаков: у первичного полимера на-
блюдается монотонное снижение и прочности и относительного удлинения, которые составляют
30 и 70 % соответствен-
но после старения в течение 5 месяцев. Для вторичного ПЭНП характер изменения этих показателей несколько отличает-
ся: разрушающее напряжение практически не изменяется, а относительное удлинение уменьшается на 90 %. Причиной
этого может быть наличие гель-фракции во ВПЭНП, которая выполняет функцию активного наполнителя полимерной
матрицы. Наличие такого «наполнителя» – причина появления значительных напряжений, следствием чего является по-
вышение хрупкости материала, резкое снижение относительного удлинения (вплоть до 10 % от значений для первичного
ПЭ), стойкости к растрескиванию, прочности при растяжении (10…15 МПа), эластичности, повышение жесткости.

Страницы