Предисловие

Вторичная переработка (рециклинг) бывших в употреблении пластмасс яв-чяется важной проблемой для полимерной промышленности. Хотя содержание пластмассовых изделий в отходах относительно невелико (около 7-8 % по весу), низкий удельный вес делает эти отходы хорошо заметными (около 18-20 % по объему). Благодаря высокой стойкости к воздействию окружающей среды данные материалы сохраняются в естественных условиях в течение длительного времени. Однако с точки зрения влияния на окружающую среду утилизация полимерных отходов может рассматриваться как важный экономический фактор, поскольку энергия и материалы поступают в повторное использование. Это позволяет сократить использование естественных ресурсов, снизить выбросы в окружающую среду, уменьшить потребление энергии и, кроме того, дает экономическую выгоду, при этом необходимо, чтобы техника вторичной переработки позволяла получать чистый и дешевый продукт (энергию или материалы).

В мире предлагаются и разрабатываются различные стратегии вторичной переработки. В настоящее время наибольший прогресс достигнут в механической и химической переработке и в восстановлении энергии, хотя они различаются по степени распространенности, по своим достоинствам и недостаткам. Механическая переработка с помощью соответствующих установок обеспечивает простое вторичное использование тех же самых материалов с учетом некоторых потерь в их свойствах. Восстановление материалов посредством химической переработки выдает продукт в виде мономеров, из которых получается новое полимерное сырье, а также химические вещества и топливо; однако этот метод требует привлечения значительных ресурсов и специального оборудования. Восстановление энергии позволяет полностью ликвидировать материал после извлечения его энергетического содержимого.

Цель представленной Вашему вниманию книги — дать представление о современном состоянии проблемы утилизации использованных полимерных материалов, которая касается, в основном трех упомянутых выше технологий.

Настоящее издание адресовано читателям, которые интересуются проблемой отходов полимерных материалов как на исследовательском, так и на промышленном уровнях. Хотя авторы придерживались строгого академического стиля, в книге использован простой и понятный язык, и она содержит массу сведений, которые будут полезны для любого читателя, испытывающего интерес к проблеме.

В первой главе книги Строение и свойства наиболее распространенных утилизируемых полимеров представлена информация о строении и важнейших свойствах наиболее распространенных вторично используемых пластмассах. Кроме того, обсуждаются свойства основных сополимеров и смесей каждого из этих полимеров. Изделия из пластмасс подвергаются многочисленным разрушающим воздействиям проявляющимся при их изготовлении, обработке и использовании. Во второй главе Основы деструкции и стабилизации полимеров рассмотрены явления разложения и стабилизации полимерных материалов. На стадии производства полимеры подвергаются действию температур и напряжений, способных вызывать химические реакции в условиях ограниченного доступа кислорода. Напряжения часто бывают более значительными при операциях повторной переработки, где необходимы сильные сдвиговые усилия для достижения однородного смешения конечного продукта. После того как процесс производства изделия завершен, полимерный материал попадает в совершенно иные условия, в которых он будет подвержен окислительной деструкции в течение продолжительного времени (часто в течение многих лет). Деструкция на этом этапе ускоряется воздействием солнечного света и многих других факторов.

Тепловая и фотоокислительная стабилизация становится необходимым шагом для продления жизни полимерных изделий. В этой главе также затронуты основные принципы стабилизации.

Впечатляющий рост промышленности полимерных материалов, охватывающий как сырьевые, так и восстановленные материалы, в полной степени связан с разработками в области различных добавок и наполнителей, улучшающих функциональные свойства изделий в течение всего срока эксплуатации. Химикаты-добавки для пластмасс выбираются в соответствии с типом полимера и требованиями к его долговременным характеристикам. Свойства и характеристики многих категорий добавок составляют содержание третьей главы Добавки.

Глава Способы предварительной обработки описывает все возможные виды механической обработки (хранение, измельчение, резка, сортировка, промывка и т. д.), которые применяются по отношению к потребительским полимерным отходам до начала операций по их повторной переработке, в частности по механической переработке.

Механическая переработка рассмотрена в главах 5-7 В первой из этих трех глав Свойства: поведение вторичного сырья при переработке описывается изменение свойств — реологических и механических — различных классов полимеров (полиолефинов, технических полимеров, полимерных смесей и композитов) при осуществлении операций с расплавами, входящими в цикл переработки. Следующая глава Смеси исходного и вторично переработанного гомополимеров касается свойств некоторых специфических смесей, приготовленных из сырьевого и восстановленного полимеров. Эта технология часто применяется в промышленности полимерных материалов, но на смеси этого типа следует обратить особое внимание, потому что их конечные характеристики сильно зависят не только от относительного содержания двух исходных полимеров, но также от структуры и морфологии восстановленного компонента.

Как правило, переработанные материалы рассматриваются как материалы с худшими свойствами, чем их сырьевые аналоги: переработка-выработка. Фактически, для многих материалов это устоявшееся мнение соответствует реальности. Основной причиной ухудшения свойств является, как будет показано в главе 2, деструкция полимеров как во время рабочего цикла, так и во время операций по восстановлению. Улучшение свойств с помощью подходящих химикатов-добавок необходимо всегда. Возможные подходы к этой проблеме рассмотрены в главе Модификация вторично переработанных пластмасс.

Следующая глава Оборудование для вторичной переработки пластмасс описывает заводы по переработке отходов, которые сортируют и восстанавливают сырье из бытового мусора.

Как упоминалось выше, свойства восстановленных пластмасс всегда хуже, чем исходных материалов и именно по этой причине их используют в менее ответственных приложениях. В главе Применения вторично переработанных пластмасс описывается замкнутый (или первичный) рынок, а также каскадные (или вторичные) рынки для этих материалов.

Производство ценных химических продуктов из полимерного мусора является другим возможным подходом к ликвидации отходов. Преимущества и недостатки альтернативных технологий описаны в главе Химическая переработка.

Все вышеназванные технологии призваны извлечь материальное содержание из полимерных отходов. Другим подходом к утилизации пластмассовых изделий является использование содержавшейся в них энергии. Различные варианты этого решения описаны в главе Извлечение энергии энергии из пластмассовых отходов.

Книга невелика по объему, однако она насыщена информацией и содержит богатую библиографию; это позволит неспециалистам в области вторичной переработки пластмасс воспользоваться краткими, но полезными сведениями о состоянии проблемы; одновременно книга содержит неоценимые данные для тех, кто уже работает в данной сфере.