Реферат: Модификация вторичных полимеров для изготовления изделий различного функционального назначения

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка использованной литературы.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность за научные консультации по вопросам переработки и применения полимеров доценту кафедры «Химическая технология» Энгельсского технологического института СГТУ, к.х.н., Овчинниковой Галине Петровне.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, цели и задачи исследований, научную новизну и практическую значимость работы.

Глава 1. Литературный обзор

Проведен анализ литературы по современному состоянию проблемы создания КМ из вторичных полимеров и их модификации. Рассмотрены приоритетные технологии получения КМ путем их модификации, обобщен международный опыт создания таких материалов. Анализом и обобщением литературных данных установлено, что модификация вторичных полимеров приводит к улучшению свойств КМ на основе вторичных полимеров.

Глава 2. Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследования были использованы:

 вторичный полиэтилентерефталат (ВПЭТФ), в виде измельченных в флексы бутылок из-под напитков;

 вторичный полиэтилен низкого давления (ВПЭНД), в виде измельченных отработанных изделий, в частности корпуса аккумуляторов;

 вторичный поликапроамид (ВПКА), в виде стружек, образованных при механической обработке блочного полимера.

В качестве модификаторов использовались:

 дибутилфталат (ДБФ), и полиэтилсилоксан (ПЭС-5), как пластификаторы;

 эпоксидиановая смола ЭД-20, как удлинитель цепи ВПЭТФ;

 некондиционная базальтовая вата (БВ), как наполнитель ВПЭТФ и ВПЭНД;

 ПАВ (алкилбензосульфонат), как смачивающее вещество;

 оксид цинка (Zn O), стеарат кальция ([CH3 (CH2)16 COO]2 Ca), как регуляторы структуры.

Исследования проводились с применением методов: термогравиметрического анализа (ТГА), инфракрасной спектроскопии (ИКС), рентгенографического анализа (РГА), оптической микроскопии (ОМ) и стандартных методов испытаний технологических, физико-механических свойств.

Экспериментальная часть работы

Глава 3. Модификация вторичного полиэтилентерефталата (ВПЭТФ)

Известные направления рециклинга вторичных термопластов (материальный и сырьевой рециклы),были использованы в работе для повторной переработки ВПЭТФ. В качестве модифицирующих методов для ВПЭТФ были избраны наполнение, пластификация, удлинение полимерной цепи, а также – химическая деполимеризация.

3.1 Исследование влияния наполнителей на свойства ВПЭТФ

Введение наполнителей в широком интервале концентраций всегда сопровождается изменением всего комплекса свойств полимерной матрицы. Эти изменения связаны с изменениями в структуре полимера на различных уровнях ее организации, происходящими при формировании наполненной системы.

В работе исследована модификация ВПЭТФ введением в качестве наполнителя базальтовой ваты. БВ в виде отходов потребления подвергалась механической деструкции с образованием в результате 10% армирующих волокон с размером 0,5-1мм, и 90% дисперсных частиц размером 45-60 мкм. При введении БВ все физико- механические свойства ВПЭТФ улучшились в 1,5-2 раза. Улучшение свойств ВПЭТФ объясняется структурными изменениями в полимере в присутствии наполнителя (рис.1). Распределяясь равномерно в среде полимерной матрицы, наполнитель ускоряет релаксационные процессы, повышает плотность упаковки образующихся структур, снижает уровень остаточных напряжений в полимере.

3.2 Исследование влияния вида и количества пластификаторов на свойства ВПЭТФ

Одним из самых сложных вопросов при повторном использовании ВПЭТФ является возможность его переработки на литьевом оборудовании. Перевод полимера в вязкотекучее состояние затруднен из-за высокого межмолекулярного взаимодействия и высокой вязкости, несмотря на имеющие место процессы гидролитической и термоокислительной деструкции полимера и падения его молекулярной массы. Поэтому требовалась пластификация ВПЭТФ.

В проведенных исследованиях количество пластификатора (ДБФ и ПЭС- 5) варьировалось от 10 до 40%.

Положительным фактором пластификации оказалось снижение температуры переработки ВПЭТФ. Известно что, температура переработки ПЭТФ составляет 248-250С, нам удалось осуществить этот процесс при температуре 140- 150 С. Это говорит о том что в присутствии пластификатора перерабатываемость ВПЭТФ улучшилось.

Введение пластификатора во ВПЭТФ приводит к снижению температуры плавления и вязкости, повышению текучести. Так при введении в ВПЭТФ ПЭС-5 вязкость полимера снижается в несколько раз.

3.3 Исследование влияния удлинителя цепи на молекулярную массу ВПЭТФ

Известно, что снижение молекулярной массы полимера ВПЭТФ проявляется в изменении содержания – СООН групп за счет процессов деструкции. Молекулярная масса ВПЭТФ может быть увеличена путем введения в полимерную цепь «удлинителя» цепи.

В данной работе в качестве удлинителя цепи использовали эпоксидиановую смолу ЭД- 20. Проведена оценка изменения показателя текучести расплава (ПТР) и молекулярной массы (ММ) модифицированного ВПЭТФ в зависимости от времени пребывания в расплаве и температуры испытания. Показатель текучести расплава измеряли на приборе ИИРТ при температуре 265, 260, 255 С, варьируя время выдержки.

Модификация ВПЭТФ, эпоксисоединениями приводит к увеличению ММ ВПЭТФ в композициях. Представлены графики зависимости ПТР композиции от содержания ЭД-20 во ВПЭТФ при различных условиях определения: на характер зависимости оказывает влияние и температура испытания, и особенно, время прогрева.

Как показывают исследования при введении в ВПЭТФ ЭД- 20 ММ ВПЭТФ повышается с 29,4 тыс. до 33,9 тыс. ПТР композиции уменьшается с 8,2 до 7,5 г/10мин. Оптимальное количество ЭД-20, составляет 0,5-1 %, при котором повышается молекулярная масса ВПЭТФ и, уменьшается ПТР композиции.

3.4 Химическая деполимеризация ВПЭТФ с получением ТФК и ЭГ

Среди различных методов вторичной переработки полиэфиров большое значение приобретает химический рециклинг. Это направление получило интенсивное развитие в настоящее время за рубежом.

В представленной работе проведена попытка получения ТФК и ЭГ из ВПЭТФ методом химической деполимеризации с использованием для обеспечения среды более дешевого (чем традиционный КОН) компонента- NaOH.