Вторичная переработка пластмасс

Композиты на основе реактопластов

Композиты на основе реактопластов нельзя ни расплавить, ни растворить из - за их сшитой матрицы. Поэтому восстановление «первичного» и «вторичного типов было бы непростой задачей, и основное применение находят «третичная*-

И «четвертичная» технологии. Исключение составляет повторное измельчение реактопласта для последующего использования в качестве наполнителя. Эту аль­тернативную технологию мы рассмотрим в первую очередь. Вслед за ней мы кос­немся «четвертичных» технологий, таких как гидролиз и гликолиз. Наконец, бу­дет изложен вариант «четвертичной» переработки методом пиролиза.

Измельченные термореактивные композиты используют в качестве наполни­телей как в термореактивные, так и в термопластичные матрицы. Причем, если говорить о термореактивных матрицах, наполнители из измельченного ма­териала готовились из отходов производства листовой формовочной и объемной формовочной массы [71 ] и вводились в данные формовочные массы. Отверж­денные отходы листовой формовочной массы измельчаются и гранулируются. Получается грубая и тонкая фракции, которые примешиваются в составы объем­ной формовочной массы в количестве 10 и 20 %масс. от стандартного напол­нителя, а затем масса поступает на компрессионное литье. Результаты, приве­денные в табл. 5.14, показывают потери прочности при растяжении и модуля упругости, которые были несколько меньше при введении тонкой фракции гра­нул, чем при добавлении грубой фракции. Ударная прочность также уменьшает­ся при введении измельченного материала. Было найдено, что измельченный материал предъявляет более высокие требования к полимеру, чем исходный на­полнитель, поэтому было необходимо изменять состав массы. Измельченные отходы объемной формовочной массы также использовались [71] для замены карбоната кальция в составе листовой формовочной массы. Обычно небольшие добавки измельченного продукта мало влияют на механические свойства. Каче­ство поверхности страдает только в случае очень высоких концентраций введен­ного порошка (30 %)

В работе [69] отходы фенольных смол, содержащие стекло - и углеродные во­локна, использовались в фенольных составах в качестве наполнителей после из­мельчения в крупный порошок. Также наполнителем служили полиуретановые отходы Л/М-процесса (Reaction Injection Molding), которые вновь поступали на литье. Компрессионное литье таких материалов требует применения очень вы­соких давлений и ограничено изделиями простой формы.

Измельченные отходы реактопластов применялись как наполнители для тер­мопластов. Например, измельченная листовая формовочная масса добавлялась в ПЭ и ПП [71]. Образцы штамповались в холодной форме. Было получено не­которое улучшение модуля растяжения и прочности по Изоду образцов с надре­зом при одновременном уменьшении относительного удлинения и прочности по Изоду образцов без надреза.

Из доступных «четвертичных» технологий для полиуретанов можно приме­нять гидролиз [69, 71 ] при условии раздельного парового восстановления под высоким давлением диаминов и высокомолекулярных спиртов. Было показано [71] , что 5 % восстановленного высокомолекулярного спирта можно использо­вать в эластичных вспененных материалах, получая изделия почти с теми же фи­зическими свойствами, что и изделия из оригинального материала. Непрерыв­ный гидролиз проводился на специально разработанном экструдере [69].

Полиуретаны можно подвергать гликолизу в целях получения смесей высоко­молекулярных спиртов (раздел 5.3) с замечательно низкой соединительной мас­сой, которые наиболее подходят для производства жестких пенопластов. Их мож­но вводить до 25 % в жесткие пенопласты, но только лишь примерно до 5 % — в новые составы для переработки по технологии RIM.

Недавно появилось сообщение [72] о новой «четвертичной» технологии для углеэпоксидных композитов и препрегов, в рамках которой под действием ката­лизаторов и небольшого нагревания матрица превращается в газообразную смесь низкомолекулярных углеводородов. Остающиеся волокна служат для армиро­вания новых композитов, а очищенные углеводороды используются как химика­лии или топливо. Исследования на ПЭМ показали, что восстановленные угле­родные волокна почти не отличаются от оригинальных.

Ценные компоненты углеэпоксидных композитов восстанавливались в реак­торе посредством превращения полимерной матрицы в низкомолекулярные уг­леводороды и горючий газ [73]. Результаты механических испытаний типичного состава полиэфирной объемной формовочной массы, содержащей восстановлен­ные углеродные волокна, сравнивались со свойствами композитов с оригиналь­ными стекловолокнами, и они выглядят обнадеживающими (табл. 5.15).

Что касается «четвертичной» переработки, композиты, основанные на орга­нических полимерах, имеют значительный запас энергии, хотя удельная тепло­емкость снижается при армировании неорганическими компонентами. Восста­новление энергии из отходов композитов можно осуществить сжиганием, но при этом следует принимать во внимание экологические ограничения по выбросам Пиролиз применяется, преимущественно, для переработки листовых формовоч-

Ных масс и полиуретанов. Для эпоксидных композитов применяется прокали­вание.

Бескислородный пиролиз [69] неотвержденной и отвержденной формовоч­ной массы дает горючий газ и тяжелые масла с потенциально высоким содержа­нием энергии. При введении до 20 % твердого остатка (технический углерод, кар­бонат кальция и стекловолокна) не было обнаружено изменений ни в свойствах, ни в качестве поверхности [71]. Если сравнивать полученную продукцию с пря­мым использованием перетертой формовочной массы в качестве наполнителя, то неясно, который из двух методов более подходит для бывшей в употребле­нии массы. Однако повторное измельчение оказалась наиболее приемлемым методом вторичного использования бытовых отходов из листовой формовоч­ной массы.

Пиролиз также применяют для переработки твердых отходов изделий, изго­товленных по технологии RIM из полиуретанов и измельченных остатков автомо­бильных деталей [69,71 ], средняя теплоемкость которых составляет 12,6 МДж/кг. При использовании высокотемпературной газификации общий выход извлечен­ной энергии достигал 80-85 % [71].

Наконец, обработка прокаливанием для удаления эпоксидной матрицы из эпоксидно-стеклянных слоев с печатных плат [71] оставляет стекловолоконное покрытие. Волокна, нарубленные на кусочки длиной 10,2 мм, использовались для армирования; затем проводилось сравнение с действием наполнителя из кусоч­ков по 6,4 мм в композите общего назначения из полиэфирного полимера с со­держанием стекловолокон 15 %. Результаты показаны в табл. 5.16.