Вторичная переработка технических термопластов
М. Газтелуменди, Й. И. Эгуйазабалъ, Й. Назабалъ
Среди огромного количества полимерных материалов технические термопласты отличаются благоприятным сочетанием свойств, в том числе замечательных механических свойств, относительно высокой термической и гидролитической стойкостью и, во многих случаях, очень высокой стойкостью к действию химических веществ. Такое сочетание свойств делает эти материалы незаменимыми для многих технических приложений в автомобилестроении, бытовой технике, электрических и электронных устройствах, в технике связи и аэрокосмической отрасли.
Технические термопласты являются материалами с высокой прибавочной стоимостью по сравнению с потребительскими пластмассами. Это особенно справедливо для так называемых высокотехнологичных полимеров. Поэтому вторичная переработка этих материалов даже с точки зрения простой экономической выгоды является важной технической задачей.
Вторичная переработка пластмасс различной химической природы или материалов, содержащих загрязняющие примеси, может приводить к существенном} ухудшению свойств конечного материала по сравнению со свойствами исходного полимера ввиду несовместимости полимерных смесей. Поэтому в случае технических термопластов, свойства которых должны поддерживаться на достаточно высоком уровне, вторичная переработка требует тщательного и практически полного разделения отходов, чтобы избежать присутствия даже небольших количеств посторонних компонентов. Трудности полного разделения приводят к тому, что вторичная переработка большей частью сосредоточена на отходах производства (литниках при литье под давлением, дефектных деталях) в ущерб тому, что оставляют потребители. Таким образом, при переработке поддерживается первооснова материала, хотя термомеханическая предыстория изменяется. Этот тип переработки обычно называется «первичной повторной переработкой», и ее мы рассмотрим в данном разделе. Как обычная вторичная переработка, то есть восстановление из отходов продуктов пониженного качества, так и третичная переработка, когда из полимерных отходов восстанавливаются химические продукты, имеют особую специфику, и здесь мы их не рассматриваем.
Технология утилизации требует, чтобы собранные отходы были гранулированы и только затем поступали на переработку. Таким образом, полимерный материал подвергается, по крайней мере, двум последовательным температурным воздействиям, что может вызывать термическую, термоокислительную и механическую деструкцию. Эти деструкционные процессы могут изменить химическое строение и/или молекулярную массу полимера в той степени, насколько эти свойства зависят от внутренней стойкости полимера против деструкции, от наличия стабилизаторов, а также от условий обработки и числа восстановительных циклов. Изменение строения может приводить к ухудшению, среди прочего, механических свойств, что определяет область применения вторичного материала.
Число циклов переработки в лаборатории часто бывает намного большим, чем на практике. Это делается для облегчения выявления незначительных изменений, которые могут произойти после небольшого числа циклов. Кроме того, применяется наложение более жестких условий, при которых деструкция облегчена. Наиболее часто предметом изучения становится температура переработки. Однако прямое сравнение условий переработки на различные полимеры невозможно, поскольку условия неодинаковы (например, по температуре) и их нельзя просто сравнивать. Наконец, сопротивление восстановлению следует рассматривать не как свойство чистого полимера, но как свойство тестируемого коммерческого продукта. Такое положение складывается потому, что вводимые в чистый полимер неодинаковые количества различных по характеру стабилизаторов оказывают большое влияние на его способность выдержать вторичную переработку. Поэтому значимость экспериментальных результатов ограничена наложенными условиями испытания.
В этом разделе рассматриваются работы, опубликованные в последние годы; они касаются влияния вторичной переработки на свойства технических термопластов. В первую очередь, анализируются изменения механических свойств, которые связываются со структурными изменениями, произошедшими в полимере. Раздел разделен на три части, посвященные (1) высокотехнологичным полимерам, (2) полимерам общего назначения и (3) полимерным смесям.
