Вторичная переработка пластмасс

Вторичная переработка полимерных композитов

Й. И. Эгуйазабалъ и Й. Назабалъ

Композитные материалы можно определить как макроскопическую комбина­цию из двух или более индивидуальных компонентов, имеющих явную границу между собой [68]. С учетом того, что композитные материалы часто используются благодаря своим структурным свойствам, в это определение можно внести огра­ничение, уточнив, что в состав композита входят лишь материалы, состоящие из армирующего компонента и связующего материала (или матрицы). Большинство используемых ныне композитов имеет полимерную матрицу. Эти полимерные композиты характеризуются, прежде всего, очень высокими удельными (относи­тельно к массе) жесткостью и прочностью, а также замечательной стойкостью к воздействию окружающей среды.

Полимерные матрицы композитов могут быть термопластичными или тер­мореактивными. Наиболее распространенными армирующими компонентами являются стекло - и углеволокна, а также (хотя и в меньшей степени) минераль­ные и органические наполнители. Область применения полимерных компози­тов непрерывно расширяется с момента появления этой технологии в 1960-х го­дах, что стимулирует коммерческое производство композитов для различных приложений, среди которых назовем транспорт, потребительские товары, строи­тельство, электротехническое и электронное оборудование, судостроение и авиа­космическую технику.

Как это обычно происходит со всеми материалами, рост применения влечет рост отходов, возникающих как на стадии первичного производства, так и после окончания срока службы издедий. Поэтому развитие технологий вторичной пе­реработки композитных материалов становится все более востребованным как в экономическом плане, так и с позиций охраны окружающей среды. Методы пе­реработки отходов зависят от природы полимерной матрицы и армирующего компонента; их можно классифицировать по четырем категориям [69]. «Первич­ная» повторная переработка предполагает восстановление отходов в тот же са­мый или близкий по свойствам материал. При «вторичной» повторной перера­ботке материал восстанавливается и используется в приложениях, не требующих от него свойств оригинального материала. «Третичная» переработка заключает­ся в разделении материала на химические «блоки» с последующей раздельной переработкой субпродуктов. «Четвертичная» переработка состоит в извлечении энергии как побочного продукта сжигания мусора или других процессов утили­зации отходов. Все четыре технологических процесса повторной переработки применимы к полимерным композитам.

С недавнего времени технологии вторичной переработки композитных матери­алов стали разделять на прямые и непрямые [70]. К первым относится дробление отходов и смешение их с органической или неорганической матрицей для восста­новления. Вторая технология предполагает разделение отходов композитов на органические и неорганические компоненты с помощью термического разложения для их дальнейшего использования. Используется тепло, выделяющееся при сжи­гании; также используются нефтеподобные продукты термического разложения которые могут служить топливом; утилизируются и армирующие элементы.

Из-за присутствия второго компонента, в частности, армирующей фазы, пе­реработка таких материалов, как композиты сложнее переработки монофазных материалов [69]. Например, неармированные термопласты, как правило, повсе­местно и легко подвергаются «первичной» и «вторичной» переработкам (раздел 5.3). Однако утилизация композитов с термопластичной матрицей является на­много более сложной задачей, поскольку приходится держать под контролем не только матрицу, но и армирующую среду, и границы раздела между средами. Ком­позиты с термореактивными матрицами часто идут в «третичную» и «четвертич­ную» переработки.

В этом разделе будут рассмотрены некоторые из последних работ, посвящен­ных повторной переработке композиционных материалов. Ввиду специфических методов переработки термореактивных композитов, их мы обсудим в первую очередь. Переработка термопластичных композитов будет рассмотрена в двух разделах; в одном из них объектом обсуждения будут композиты общегг назначения, в другом — технические композиты. С учетом того, что термопла­стичные композиты обычно перерабатываются по «первичной» и «вторичной» технологиям, в центре внимания будут проблемы влияния переработки на каче­ство восстановленного материала.