Вторичная переработка пластмасс

Полистирол

Полистирол (ПС) имеет множество применений, таких как упаковка, элект­ронные и электрические устройства, игрушки и другое. Различные типы ПС оха­рактеризованы в табл. 5.5.

Деструкция ПС происходит главным образом в результате воздействия высо­ких температур, но присутствие кислорода, механическое напряжение и длитель­ное нахождение на открытом воздухе существенно ускоряет кинетику деструкции. На рис. 5.9 показано снижение молекулярной массы после экструдирования при различной температуре в присутствии кислорода и без кислорода [27]. Как можно видеть, температура максимальной стабильности лежит в области 180 °С. Очевид­но, что влияние температуры пренебрежимо мало по сравнению с фактором при­сутствия кислорода. Механическое напряжение и время воздействия также могут оказывать существенное влияние на кинетику деструкции при переработке ПС. На рис. 5.10 приведены зависимости индекса текучести расплавов образцов ПС, об­работанных в смесительном аппарате при различных скоростях вращения, в зависи­мости от времени обработки [28]. Увеличение индекса текучести свидетельствует об у-менылении вязкости и молекулярной массы. Термомеханическая стабильность ПС

Неплохая при низких и умеренных скоростях перемешивания (то есть при низком и умеренном механическом напряжении), но она падает с увеличением напряжения, приложенного к расплаву.

В предыдущем примере предполагалось, что молекулярная масса и свойства ПС лишь незначительно изменяются при переработке расплава. Действительно, повторные циклы литья под давлением образцов ПС, бывшего в употреблении, не вызывали значительных изменений свойств конечного материала. На рис. 5.11 показаны зависимости ударной прочности и относительного удлинения образца ПС от числа циклов литья под давлением [29]. Оба параметра лишь слегка чув­ствуют увеличение кратности переработки. Другие экспериментальные данные [30-32] подтверждают этот результат, показывая уменьшение предела прочнос­ти и относительного удлинения. Однако конечные механические свойства все - таки удовлетворяют требованиям, необходимым для обычного использования полимера.

Интересной чертой вторичной переработки ПС является то, что, в то время как повторные технологические манипуляции не влияют существенно на его механические свойства (о чем говорилось выше), вязкость полимера резко падает [30-34]. Уменьшение молекулярной массы зависит от условий переработки и от начальной молекулярной массы. В табл. 5.6 показано изменение молекулярной массы после одного цикла экструзии для трех различных образцов ПС.

10

Время, ч

Рис. 5.10. Показатель текучести расплава образцов ПС при различных скоростях вращения в Зависимости от времени воздействия (Источник: F. P. La Mantia, A. Valenza. Polymer Degradation and Stability, 1985, 13, 105. 1985, Elsevier.')

Чем больше исходная молекулярная масса, тем заметнее ее падение после экструдирования. Приведенные данные ясно указывают на то, что деструкция расплава существенно усиливается механическим напряжением, ибо «пружина» деструкционного процесса становится сильнее с ростом исходной вязкости рас­плава. Такое поведение ведет к улучшению перерабатываемости без влияния на конечные свойства материала.