Утилизация и вторичная переработка пластмасс

Основные виды деструкции полимеров в процессе вторичной переработки

Реакции деструкции – называются реакции, протекающие с обрывом химических связей в главной цепи макромолекул.

Типы деструкций: 1)окислительная – фактор кислород; 2)термоокислительная – фактор температура и кислород; 3)гидролитическая – фактор вода, или влажность, или растворы кислот и щелочей; 4)фотоокислительная – фактор свет, кислород; 5)механохимическая – фактор механические нагрузки. Механохимическая и термоокислительная возникают при переработке полимеров.

Механохимическая – это реакция разрыва цепи, протекающая под влиянием различных механических воздействий. Подвергаются 1)при переработке: смешение, измельчение; 2)эксплуатации изделий: многократные деформации, растяжение, сжатие, изгиб. При интенсивном механическом измельчении таких полимеров как целлюлоза, крахмал, ПС, полиизобутилен наблюдается снижение молекулярного веса. Конечные вещества деструкции – это различные соединения более низкого молекулярного веса, которые имеют линейный, разветвленный и сетчатый вид. При механических воздействиях на полимеры происходят химические превращения веществ, т. е. механическая энергия переходит в химическую. Механохимические превращения имеют большое значение при переработке полимеров (получение привитых и блоксополимеров за счет разрыва макрорадикалов) и эксплуатации изделий (явление усталости полимерных материалов, время при котором работает полимер в условиях неоднократного деформирования).

Термоокислительная - фактор температура и кислород. Окислительная деструкция полимеров начинается в результате взаимодействия макрорадикалов с кислородом и активируется тепловой энергией. В реальных условиях эксплуатации полимеров процесс окисления сопровождается тепловыми воздействиями. Свободные радикалы в твердом полимере остаются после прекращения реакции полимеризации или возникают под влиянием термического воздействия. Скорость окислительной деструкции определяется скоростью диффузии кислорода в полимер и скоростью химического взаимодействия полимера с кислородом. Скорость диффузии кислорода в полимер наиболее высока, если он находится в растворе или расплаве.

1 стадия идет с образованием свободного радикала (инициирование):

RH+O2àR+OOH (над стрелками везде нужна температура)

RH+O2àROOHàR*+OOH

RH+O2àROOHàRO*(промежуточная стадия)

2 стадия развитие цепи:

R*+O2àROO*

RH+ROO*àROOH+R* ROOHàR* и O*OH

RH+ROOHàRO*+R*+H2O

3 стадия обрыв цепи:

R*+R*àR-R

R*+RO2*àROOR

R*OO*+ROO*àROOR+O2 (реакция рекомбинация)