Вторичная переработка пластмасс
Поливинилхлорид
ПВХ — это один из самых распространенных полимеров с широкой сферой применения Трубы, окна, кабели и контейнеры составляют основу изделий из ПВХ, поступающих на вторичную переработку [35-37]. ПВХ после промывки и сушки подвергается тонкому измельчению и вновь используется без переплав - ления.
Главным недостатком ПВХ является его ограниченная термостойкость, что делает необходимым введение термостабилизаторов для предотвращения масштабной деструкции. Поскольку стабилизаторы ПВХ расходуются при его переработке, а также во время эксплуатации изделии, термостойкость вторично переработанного ПВХ заметно снижается после каждого цикла восстановления.
Термодеструкция ПВХ ведет к образованию двойных связей и сшитых структур из-за потери хлористоводородной кислоты. В результате деструкции на стадии переработки расплава вязкость, а вместе с ней и крутящий момент возрастают [38, 39]. Увеличение крутящего момента сопровождается подъемом содержания геля (сшитых структур) (рис. 5.12). Поэтому технологический период должен быть короче, чем время, после которого начинается рост крутящего момента при данных условиях. При этом увеличение вязкости является четким индикатором начала де - струкционного процесса. Этот интервал можно измерить с помощью теста на смешение, и он обычно называется «временем динамической термостабильности». Время динамической термостабильности уменьшается с увеличением температу-
|
Время, мин Рис. 5.12 Крутящий момент и содержание геля в ПВХ во время его переработки (Источник: G. Scott, М Tahan и J. Vyvoda. Chemistry and Industry. 1976,903 ) |
Ры переработки и, кроме того, механическое напряжение может сильно повлиять на данный параметр при любой температуре. Влияние условий технологического процесса на время динамической термостабильности показано на рис. 5.13, где это значение приводится как функция температуры при трех скоростях вращения шнека, то есть при различных механических напряжениях [40]. Видно, что время дина-
|
800
°170 180 190 200 210 220 230 Температура,” С Рис. 5 13 Время динамической термодеструкции образца из ПВХ как функция температуры при трех скоростях вращения шнека (Источник: F. P. La Mantia, D. Curto. Polymer Recycling, 1997/1998,3,275.1997, Rapra Technology.) |
Мической термостабильности уменьшается при подъеме как температуры, так и частоты вращения (механического напряжения). Влияние последнего параметра однако, отличается от действия температуры. В самом деле, при низкой температуре увеличение механического напряжения сказывается намного сильнее, чем при более высокой температуре. Это происходит из-за того, что механическое напряжение растет с вязкостью и с уменьшением температуры. При низкой температуре изменение вязкости с градиентом скорости более заметно, чем при высокой температуре, ввиду более выраженного неныотоновского поведения расплава. Это изменение вязкости отражается в большем изменении времени динамической термостабильности с частотой вращения, то есть с изменением механического напряжения. Низкие значения времени динамической термостабильности, особенно при высоких температурах и механических напряжениях, являются наиболее существенным ограничением при вторичной переработке ПВХ.
|
0 1 2 3 4 5 Число циклов смешения Рис. 5.14. Время динамической термодеструкции образца из ПВХ как функция числа Циклов смешения (Источник: F. P. La Mantia, D. Cuito. Polymer Recycling, 1997/1998, 3, 275, Figure 6. 1997 Rapra Technology.) |
Процедуры вторичной переработки могут все более уменьшать защиту от термодеструкции, даваемую стабилизатором, введенным до первой переработки полимера. При увеличении числа этапов вторичной переработки крутящий момент возрастает, а величина времени динамической термодеструкции уменьшается (рис. 5.14) [40]. Как уже говорилось, оба эти эффекта определенно указывают на усиление деструкции с ростом числа циклов переработки.
450
0
| 400
I 350 о Я ех
<D
Эк 300
L
! Ш
О а М
150
|
Число циклов смешения Рис. 5.15. Прочность при растяжении и относительное удлинение в зависимости от числа Циклов смешения (Источник: F. P. La Mantia, D. Curto. Polymer Recycling, 1997/1998, 3, 275, Figures 7 and 8. 1997, Rapra Technology.) |
Таким образом, переработка ранее уже восстановленного ПВХ труднее переработки первичного полимера из-за пониженной эффективности стабилизатора и уменьшения интервала времени динамической термодейструкции. Явление деструкции при переработке значительно влияет на механические свойства. На рис. 5.15 показаны зависимости прочности при растяжении и относительного удлинения от числа циклов переработки [41]. Величины обоих параметров уменьшаются по мере увеличения числа процедур перемешивания, что можно объяснить уменьшением молекулярной массы и образованием сопряженных двойных связей, которые увеличивают жесткость макромолекул.
Когда во время технологических операций по повторной переработке предпринимаются меры по защите от значительной деструкции, механические свойства вторичного материала близки к таковым исходного полимера. В качестве примера в табл. 5.7 приводятся некоторые свойства образца восстановленного ПВХ; для сравнения там же приведены аналогичные данные образца из оригинального полимера [35]. Вторичный ПВХ был сделан из отслуживших оконных рам из ПВХ. Свойства двух образцов очень близки, что показывает, что при создании оптимальных условий при повторной переработке ПВХ может быть использован в тех же приложениях, что и исходный полимер
|
Таблица 5.7. Свойства восстановленного и исходного ПВХ
|
