Применения вторичных пластмасс в литье

СТАРЕНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ПЛАСТМАСС

Старение полимеров — это совокупность химических и физических процессов, протекающих в полимерном материале при хранении, переработке пластмасс и эксплуатации и приводящих к изменению свойств изделия из пластика. Процессы старения инициируются различными внешними факторами (тепло, механические нагрузки, окислители, различные виды излучений), действующими во многих случаях одновременно, а также развиваются в результате релаксационных процессов, приводящих к перестройке надмолекулярной структуры полимера (рекристаллизация, перераспределение остаточных напряжений, растрескивание, усадка и др.). Химические превращения в полимерах при их переработке в изделия в условиях повышенных температур происходят в основном за счет процессов термоокислитсльной и механохимической деструкции, а при хранении полимеров и эксплуатации изделий — за счет действия окислителей, агрессивных сред, ионизирующих излучений, миграции низкомолекулярных компонентов из объема материала. В зависимости от типа преобладающего воздействия различают старение окислительное, термическое, механохимическое, световое, радиационное и биологическое.

ОЗОННОЕ СТАРЕНИЕ

В атмосфере всегда содержится небольшое (2- Ю-6—6- 10 6 %) количество озона, который образуется при воздействии атмосферного электричества и солнечной радиации. В помещениях озон может образоваться при наличии УФ-, у- или рентгеновского излучения. В отличие от кислорода озон настолько активен, что не успевает диффундировать в объем полимера, реагируя только в поверхностных слоях изделия. Сущность озонного старения заключается в резком ускорении разрушения материалов за счет присоединения О3 по двойным связям макромолекул полимеров с последующей изомеризацией озонида в изоозонид: Изомеризация сопровождается переходом к более напряженной конформации цепи, и если в полимере были остаточные напряжения, то он охрупчивается, в нем с высокой скоростью разрастаются трещины. Наиболее подвержены озонному старению нестабилизированные пластмассы с двойными связями — изопреновый, бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный каучуки и резины на их основе. Резины на основе этиленпропиленовых и фторкаучуков, полиизобутилена, хлорсульфополиэтилена являются озоностойкими. Для защиты от озонного старения в каучуки перед вулканизацией вводят антиозонанты — производные /г-фе-нилендиамина, нефтяных масел и восков, образующие защитный слой на поверхности изделия, а также сополимеры этилена с пропиленом, бутилкаучук; наносят на поверхность изделий тонкие пленки озоностойких веществ.

ВТОРИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ

Источниками вторичного полимерного сырья являются отходы литья пластмасс, образующиеся в процессе переработки, полуфабрикатов и изделий из пластика, а также в сфере общепита в виде отслуживших свой срок или устаревших изделий из пластика. Сейчас проблема накопления полимерных отходов стала проблемой экологической, так как полимеры мало подвергаются гниению, коррозии и скапливаются в больших объёмах и загрязняют окружающую среду. Уровень проблемы определяются уровнем мирового производства пластмасс: в конце 20-го века он превысил 90 млн т. Разнообразие условий и методов переработки, различие условий и длительности эксплуатации полимерных изделий, наличие загрязнений приводят к неоднородности полимерных отходов по свойствам. Поэтому решение проблемы использования полимерных отходов связано как с упорядочением их сбора, так и с разработкой новых способов переработки отходов во вторичное сырье. Все источники полимерных отходов делят на компактные и рассредоточенные. Компактные источники — отходы промышленного производства (некондиционные партии при синтезе, от¬ходы переработки полимеров в изделия — литники, брак, кромки, слитки и т. д.), а рассредоточенные — отходы промышленного и бытового потребления (отслужившая срок сельскохозяйственная пленка, полимерная тара и упаковка, шины, игрушки, одноразовая посуда, бытовые изделия и др.). Отходы литья пластмасс и потребления пластмасс делятся: а) на состоящие из индивидуальных полимеров, в том числе и окрашенных (ПЭ, ПП, ПС, ПВХ, ПЭТФ); комбинированные полимерные материалы (многослойная пластмассовая тара и упаковка); комбинированные пластмассы и непластмассовые материалы (бумага и фольга, ламинированные пленкой, металлопластиковых трубы, кабели и провода, изделия из наполненных пластмасс); б) на изделия из пластика длительной эксплуатации и одноразового применения, которые отличаются величиной структурных изменений; в) на условно загрязненные и чистые. Технологические отходы переработки пластмасс, образующиеся при производстве изделий из пластмасс, давно и успешно применяются после переработки в качестве добавки к первичному сырью (в размере 10—20 %) в том же производстве или как сырье для производства других изделий из пластмасс. Для отходов потребления в мировой практике распространены следующие пути использования: 1) уничтожение отходов: захоронение на полигонах (при этом выводятся из обращения большие участки земли); применение биоразлагаюшихся полимеров, разрушающихся в течение ограниченного времени в почве (стоимость добавок пока еще высока); 2) сжигание в целях получения тепловой энергии (требует больших затрат на газоочистку); 3) утилизация отходов: пиролиз или химическое разложение отходов, в том числе и комбинированных, с использованием продуктов разложения для повторного синтеза (сложно разделять образующиеся продукты разложения с необходимой степенью чистоты); рециклинг — переплав с получением полимера или смесей полимеров, пригодных для прямого использования в производстве изделий из пластмасс или получения на их основе новых материалов за счет введения добавок, в том числе и наполнителей; интенсивное измельчение материалов с пространственной структурой (резин, реактопластов) и использование дисперсной крошки или порошка в качестве наполнителей. В процессе эксплуатации в изделия из пластмассы, как правило, накапливаются кислородсодержащие группы, появляются сшитые фрагменты, изменяется их молекулярная масса, можно рассматривать вторичные пластмассы как новые полимерные материалы и находить для вторички другие области использования или применения как сырье для получения пластмассовых композиций. Известно применение вторичных ПА в качестве связующего для высоконаполненных антифрикционных материалов (использование пониженной вязкости вторичного ПА); создание смесей на основе вторичных ПЭ и ПС, совместимость которых улучшается из-за наличия в каждом из полимеров кислородсодержащих групп; получение на основе вторичных ПА и ПЭТФ добавок, улучшающих совместимость гетероцепных полимеров.