Композиты общего назначения на основе термопластов

ПВХ

Подобно другим типам полимеров, важными факторами, влияющими на свойства смесей из исходного/восстановленного ПВХ, являются, конечно, раз­личия в молекулярной массе двух компонентов и присутствие добавок, таких как стабилизаторы, адгезивы, ударные модификаторы и наполнители, особенно ког­да их концентрации в двух компонентах смеси не совпадают. Повторно перера­ботанный ПВХ вновь используется в промышленности в качестве отдельного компонента при экструзии таких изделий, как оконные рамы или звукоизолиру­ющие панели [2], но также в смеси с другими оригинальными полимерами.

Серьезной проблемой вторичной переработки пластмасс является отличие раз­меров гранул оригинального и восстановленного полимеров. Этот аспект имеет особое значение для гомополимерных смесей из оригинального и восстановлен­ного ПВХ, поскольку исходный материал обычно используется в виде мелкодис­персного порошка, а восстановленный полимер может быть в форме порошка из частиц различного размера, или хлопьев, или крупных частиц — это зависит от происхождения вторичного сырья ПВХ.

Однако даже если бывший в употреблении ПВХ не используется в промыш­ленных гомополимерных смесях, он часто служит для внутреннего восстановле­ния, используя отходы восстановленного ПВХ.

Вэнгуанг и Л а Мантия [18] смешивали материалы, полученные из оригиналь­ного ПВХ (ПВХ) с восстановленным ПВХ (ВПВХ) из труб (ПВХ-Т) и бутылок (ПВХ-Б) Вторично переработанные образцы имели не только различную моле­кулярную массу, но также различный состав добавок и различный размер час­тиц. ПВХ-Т содержал небольшие добавки карбоната кальция, тогда как в состав ПВХ-Б входили смазки, ударные модификаторы и стабилизаторы. Кроме того, эти три материала имели различные размеры частиц и различную кажущуюся плотность, зависящую от технологии размельчения, проведенного перед изготов­лением новой продукции. ПВХ представлял собой порошок, размельченный до микронного уровня; ПВХ-Б был в виде хлопьев, а ПВХ-Т содержал крупные ча­стицы различной формы. Такие характеристики могут препятствовать хорошей гомогенизации в загрузочном бункере экструдера, вызывая вариации состава и давления внутри экструдера, и способствуя производству материала с неодно­родными характеристиками. Поэтому влияние размера частиц на свойства сме­сей из оригинального и восстановленного ПВХ является предметом тщательно­го изучения.

Хлопья из ПВХ-Б, пропущенные через фильтры 3, 5 и 9 мм, смешивались с мелким порошком ПВХ и перерабатывались в смесителе с двумя роторами, вра­щающимися в противоположных направлениях, и в смесителе с дозированной нагрузкой. Таблица 6.1 показывает величины удлинения при разрыве смесей ПВХ с 80 % ПВХ-Б. Удлинение при разрыве оказалось наиболее подверженным влиянию неоднородности состава среди всех свойств, доступных для измерения. Этот факт может содержать полезную информацию о влиянии различной гео­метрии частиц гранулированного материала на свойства составов из оригиналь­ного и восстановленного ПВХ.

Диапазон значений для всех образцов очень велик, но, очевидно, разброс уменьшается с уменьшением размера частиц ПВХ-Б. Причина некоторой несов­местимости между компонентами смесей — в присутствии небольших количеств добавок.

Стоит упомянуть, что лучшие результаты получены из материалов, приготов­ленных в смесителе. Фактически в этом случае величины удлинения при разры­ве, даже если они имеют большой разброс, имеют хорошую воспроизводимость по сравнению с результатами, полученными из экструдированных материалов. Лучшие результаты связаны с более продолжительным временем переработки и более высокой однородностью, достигаемой в смесителе.

Перерабатываемость смесей с ВПВХ сильно зависит от типа восстановлен­ного компонента. Присутствие смазок или ПВХ с низкой молекулярной массой может улучшить перерабатываемость ПВХ с высокой молекулярной массой.

На рис. 6.14-6.17 показаны основные механические свойства — модуль упру­гости, прочность при растяжении, удлинение при разрыве, ударная вязкость — для смесей из оригинального ПВХ и восстановленного ПВХ из бутылок и труб.

Первый интересный факт заключается в том, что все свойства находятся меж­ду свойствами двух исходных компонентов [18], то есть гомополимерные смеси почти подчиняются правилу аддитивности смесей, хотя некоторые отклонения также очевидны. Как разрывное удлинение, так и ударная прочность смесей, со­держащих ПВХ-Б, показывают резкое улучшение свойств с увеличением количе­ства ВПВХ в смеси из-за присутствия модифицирующих добавок в ПВХ-Б. Более высокие значения прочности и удлинения по отношению к своим величинам в чистом ПВХ часто наблюдаются в смесях, содержащих ПВХ-Т; такое поведение объясняется различным составом образцов [18] Эти данные подтверждают ранее высказанную гипотезу о том, что морфология является самым важным парамет­ром, влияющим на свойства монополимерных смесей в твердом состоянии.

ВПВХ, %

Puc. 6.17. Ударная вязкость в зависимости от содержания ВПВХ (Источник,- Ma Wenguang, F. P. La Mantia. Journal of Applied Polymer Science, 1996, 59, 759. John Wiley & Sons Inc.)