Композиты общего назначения на основе термопластов

Поливинилхлорид

ПВХ является дешевым и широко применяемым полимером, который нахо­дит применение как в жестких (бутылки, листы, трубы, оконные рамы, профили и т. д.), так и в гибких (оболочки проводов и кабелей, упаковочная пленка, иг­рушки, гибкие трубки и т. д.) продуктах. Его способность принимать множество добавок, таких как пластификаторы, наполнители, смазки, термостабилизаторы, вещества, улучшающие обработку, красители и т. д., которые позволяют улуч­шить функциональные качества изделий из ПВХ и преодолеть недостатки, свя­занные с его низкой тепловой стабильностью и высокой вязкостью, ведет к мно­гообразию составов для различных приложений. Поэтому коммерческие отходы ПВХ представляют собой сложные материалы, содержащие различные добавки, и трудно получить отходы ПВХ постоянного состава, если они все не поступают из одного источника.

Это может становиться жестким ограничением для механической переработ­ки несортированных изделий из ПВХ, но даже хотя механическая переработка некоторых типов отходов ПВХ, например, напольных материалов, труб и окон­ных рам все же осуществляется, она очень невелика для многих других изделий из ПВХ из-за эффектов разрушения циклов, трудностей получения отходов с одинаковым составом и свободных от примесей.

С другой стороны, при рассмотрении ПВХ, содержащего около 57 %масс. хло­ра, возможной удобной технологией вторичной переработки ПВХ может быть простое термическое дегидрохлорирование ПВХ (реакция (10.9)), которое быс­тро происходит при относительно низких температурах (> 190 °С), причем дру­гие полимеры при этом почти не затрагиваются.

С1 С1 С1

I I I

^-СИ-СН2-СН-СН2-СН-СН2'ЛЛЛЛ~> —►

^лллл-СН=СН-СН=СН— CH— СН------------- лллллл + НС1

10.9

Поэтому в основе переработки ПВХ лежит восстановление хлора, чтобы ис­пользовать его для последующего получения мономера винилхлорида (МВХ) и производства ПВХ; технологии восстановления HCl из отходов ПВХ разра­ботаны.

Исследование сжигания ПВХ, включая операции по очистке IIC1, газовых от­ходов и отработанной воды, а также ценовой анализ (для завода с потреблением отходов 250 тыс. т/год) были представлены компанией Wacker-Chemie GmbH[2Q.

Вращающаяся заводская печь загружается измельченным до размеров 20-30 мм ПВХ, смешанным с порошкообразным лигнитом и песком (лигнит ускоряет раз­ложение, а песок служит агентом минерализации). Воздух и 30 %-ный раствор СаС12, циркулирующий от водного агрегата с отходами, также вводятся во вра­щающуюся печь. Время нахождения в печи при температуре 1200 °С менее 50 мин. Газ из отходов, выходящий из вращающейся печи, поступает в камеру пост­обжига, где при температуре 1200 °С завершается сгорание. Выделение HCl из газа отходов проводится по трехступенчатой процедуре охлаждения/поглоще­нил, в результате которой получается 20% раствор HCl. Остаточный газ выдува­ется в атмосферу после надлежащей очистки, которая обеспечивает состав газа, отвечающий германскому закону о контроле за загрязнением окружающей сре­ды. Процедуры очистки раствора СаС12 (перед вводом в повторную циркуляцию) и воды из отходов также прописаны в деталях.

Следы полихлорированных дибензодиоксинов и полихлорированных дибен - зофуранов, а также соединений тяжелых металлов присутствуют в остатке после обработки воды из отходов, которые должны захораниваться на свалках для опасных веществ.

Высвобождаемый при отжиге HCl восстанавливается, концентрируется, очи­щается и вводится в систему производства МПХ для использования на последу­ющих этапах получения нового ПВХ, завершая, таким образом, хлорный цикл; ожидаемый выход НС1 > 98 %. Энергия, высвобождаемая при сжигании, исполь­зуется для генерации пара и электроэнергии. В условиях сжигания СаС12 пре­вращается в силикат кальция и HCl. В то время как HCl восстанавливается по описанной выше схеме, расплавленный шлам, состоящий в основном из CaSi03, SiO - и ТЮ2, выгружается из печи и отверждается в водной бане, что ведет к об­разованию нейтрального, устойчивого к выщелачиванию материала, который, возможно, может продаваться как строительный материал. Рассчитанная сум­марная стоимость составит 260 евро за тонну (эта сумма может существенно уменьшится в случае продажи шлама).

На лабораторном уровне различные исследования химической переработки ПВХ (как жесткого, так и пластифицированного) проводились путем кислород­ного окисления в растворахNaCl при температурах между 150 и 260 °С [127-129].

Таблетки пластифицированного ПВХ (содержащего 23,9 % пластифика­тора диизононилфталата (ДИТФ), 28,3 % СаС03 и 7 % хлорированных парафи­нов, а также различные добавки), дают главным образом образование диоксида углерода, щавелевой кислоты и фталевой кислоты (и различных других бензо - карбоновых кислот). Эти продукты образуются дегидрохлорированием ПВХ с последующим окислением дегидрохлорированного ПВХ, гидролизом ДИТФ и разложением СаС03. Влияние условий проведения реакции на выход щавелевой кислоты, С02 и водорастворимых кислот также описано. Проблема разделения и восстановления продуктов окислительной химической атаки не затрагивается.