Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Вторичная переработка полимеров

Пвх

Подобно другим типам полимеров, важными факторами, влияющими на свойства смесей из исходного/восстановленного ПВХ, являются, конечно, различия в молекулярной массе двух компонентов и присутствие добавок, таких как стабилизаторы, адгезивы, ударные модификаторы и наполнители, особенно когда их концентрации в двух компонентах смеси не совпадают. Повторно переработанный ПВХ вновь используется в промышленности в качестве отдельного компонента при экструзии таких изделий, как оконные рамы или звукоизолирующие панели [2], но также в смеси с другими оригинальными полимерами.

Серьезной проблемой вторичной переработки пластмасс является отличие размеров гранул оригинального и восстановленного полимеров. Этот аспект имеет особое значение для гомополимерных смесей из оригинального и восстановленного ПВХ, поскольку исходный материал обычно используется в виде мелкодисперсного порошка, а восстановленный полимер может быть в форме порошка из частиц различного размера, или хлопьев, или крупных частиц — это зависит от происхождения вторичного сырья ПВХ.

Однако даже если бывший в употреблении ПВХ не используется в промышленных гомополимерных смесях, он часто служит для внутреннего восстановления, используя отходы восстановленного ПВХ.

Вэнгуанг и Ла Мантия [18] смешивали материалы, полученные из оригинального ПВХ (ПВХ) с восстановленным ПВХ (ВПВХ) из труб (ПВХ-Т) и бутылок (ПВХ-Б) Вторично переработанные образцы имели не только различную молекулярную массу, но также различный состав добавок и различный размер частиц. ПВХ-Т содержал небольшие добавки карбоната кальция, тогда как в состав ПВХ-Б входили смазки, ударные модификаторы и стабилизаторы. Кроме того, эти три материала имели различные размеры частиц и различную кажущуюся плотность, зависящую от технологии размельчения, проведенного перед изготовлением новой продукции. ПВХ представлял собой порошок, размельченный до микронного уровня; ПВХ-Б был в виде хлопьев, а ПВХ-Т содержал крупные частицы различной формы. Такие характеристики могут препятствовать хорошей гомогенизации в загрузочном бункере экструдера, вызывая вариации состава и давления внутри экструдера, и способствуя производству материала с неоднородными характеристиками. Поэтому влияние размера частиц на свойства смесей из оригинального и восстановленного ПВХ является предметом тщательного изучения.

Хлопья из ПВХ-Б, пропущенные через фильтры 3, 5 и 9 мм, смешивались с мелким порошком ПВХ и перерабатывались в смесителе с двумя роторами, вращающимися в противоположных направлениях, и в смесителе с дозированной нагрузкой. Таблица 6.1 показывает величины удлинения при разрыве смесей ПВХ с 80 % ПВХ-Б. Удлинение при разрыве оказалось наиболее подверженным влиянию неоднородности состава среди всех свойств, доступных для измерения. Этот факт может содержать полезную информацию о влиянии различной геометрии частиц гранулированного материала на свойства составов из оригинального и восстановленного ПВХ.

Диапазон значений для всех образцов очень велик, но, очевидно, разброс уменьшается с уменьшением размера частиц ПВХ-Б. Причина некоторой несовместимости между компонентами смесей — в присутствии небольших количеств добавок.

Стоит упомянуть, что лучшие результаты получены из материалов, приготовленных в смесителе. Фактически в этом случае величины удлинения при разрыве, даже если они имеют большой разброс, имеют хорошую воспроизводимость по сравнению с результатами, полученными из экструдированных материалов. Лучшие результаты связаны с более продолжительным временем переработки и более высокой однородностью, достигаемой в смесителе.

Перерабатываемость смесей с ВПВХ сильно зависит от типа восстановленного компонента. Присутствие смазок или ПВХ с низкой молекулярной массой может улучшить перерабатываемость ПВХ с высокой молекулярной массой.

На рис. 6.14-6.17 показаны основные механические свойства — модуль упругости, прочность при растяжении, удлинение при разрыве, ударная вязкость — для смесей из оригинального ПВХ и восстановленного ПВХ из бутылок и труб.

Первый интересный факт заключается в том, что все свойства находятся между свойствами двух исходных компонентов [18], то есть гомополимерные смеси почти подчиняются правилу аддитивности смесей, хотя некоторые отклонения также очевидны. Как разрывное удлинение, так и ударная прочность смесей, содержащих ПВХ-Б, показывают резкое улучшение свойств с увеличением количества ВПВХ в смеси из-за присутствия модифицирующих добавок в ПВХ-Б. Более высокие значения прочности и удлинения по отношению к своим величинам в чистом ПВХ часто наблюдаются в смесях, содержащих ПВХ-Т; такое поведение объясняется различным составом образцов [18]. Эти данные подтверждают ранее высказанную гипотезу о том, что морфология является самым важным параметром, влияющим на свойства монополимерных смесей в твердом состоянии.

Полиамиды

Гомополимерные смеси, содержащие восстановленные полиамиды (ВПА), широко используются в производстве деталей для автомобильной промышленности [2]. Компания ВАЗЕ производит радиаторы из восстановленных отслужив ших радиаторных резервуаров для грузовиков, изготовленных из армированного стекловолоном ПА 6.6, смешанных с оригинальным полимером. Компания Вауег в кооперации с корпорацией Меrсеdеs использовали армированный стеклом, модифицированный эластомером ПА 6 (Duretan ВКV 130) для производства автомобильных кресел. Они обнаружили, что свойства восстановленного материала почти не отличаются от свойств оригинального полимера и применили восстановленный материал для изготовления защитных колпаков для венти ляторов в тех же автомашинах. Эти данные представляют большой интерес, потому что изгибные и ударные свойства даже при очень низких температурах не изменяются существенно при использовании ВПА в больших концентрациях. Все вариации свойств очень ограничены и даже при содержании ВПА до 50 изменения не превышают 10 % по сравнению с оригинальным полимером.

В компании Ford, получили подобные результаты в сотрудничестве с фирмой Dupont— они разработали ПА 66, содержащий 25% ВПА и применили его в производстве камер для очистки воздуха.

Ла Мантия [19] исследовал монополимерные смеси из оригинального и восстановленного ПА 6. Их реологические и механические свойства как оказалось, имели лишь незначительные различия. Смеси были приготовлены смешением оригинального ПА 6 с таким же полиамидом, прошедшим цикл переработки (экструзии) в сухом и влажном виде, с введением небольших количеств антиокси-данта или без него

Ньютоновская вязкость смесей оказалась промежуточной между значениями для чистых компонентов, то есть оригинального и восстановленного ПА 6. Величины лишь слегка различались от предсказанных на основании линейного закона, и самое большое различие было обнаружено у образца, содержащего влажный полиамид.

Эти особенности находят отражение в механических свойствах. На рис. 6.18-6.20 показаны модуль упругости, прочность при растяжении и удлинение при

разрыве монополимерных смесей ОПА/ВПА в зависимости от содержания ВПА (ОПА — оригинальный ПА). Обращают на себя внимание глубокие максимумы и минимумы на кривых свойство-состав. В частности, смеси с ВПА имеют большую жесткость (более высокий модуль упругости и прочность, меньшее удлинение) по сравнению с чистыми материалами. Такое поведение прямо связано с несовместимостью двух фаз в твердом состоянии, которая в данном случае вызвана различием молекулярных масс ОПА и ВПА. Максимумы и минимумы более выражены в смесях, содержащих влажный ВПА, то есть полиамид, испытавший более сильную деструкцию. Возросшая жесткость монополимерных смесей непосредственно связана с пониженной молекулярной массой, что подразумевает

усиление тенденции к кристаллизации; это явление стимулировано присутствием кристаллитов из ВПА, действующих как ядра кристаллизации, и оно менее выражено как в сухом, так и влажном стабилизированном, переработанным ВПА, в котором эффект деструкции не столь значителен.

Можно заключить, что монополимерные смеси из ОПА/ВПА следует готовить с предварительной сушкой компонентов или добавлением надлежащих стабилизаторов для предотвращения гидролитической деструкции.