Строение и свойства наиболее распространенных утилизируемых полимеров

Введение

Утилизация пластиковых отходов является общемировой проблемой из-за воздействия мусора на окружающую среду и экологию планеты. Под прессом национальных законодательств и общественного протеста захоронение полимерных отходов на свалках становится все более непопулярным. Эти факторы, а также возрастающая экологическая грамотность привели к разработке программ по утилизации изделий из полимерных материалов. В настоящее время предложено несколько путей утилизации пластмассового мусора, среди которых можно назвать переработку биоразлагаемых полимеров, термопереработку, химическую переработку и вторичное использование полимерных материалов. Для вторичного использования утилизированных пластмасс достаточно стимулов: экологический аспект, спрос потребителей, требования законодательства и низкая стоимость.

Перед вторичной переработкой пластмассы должны быть разделены по типу полимерных материалов. В 1990-х гг. Общество полимерной промышленности США ввело кодирование, которое ныне используется большинством производителей. Код состоит из треугольника с номером и сокращенным названием полимера. Наиболее распространенные утилизируемые полимеры и их области применения приведены в табл. 1.1. Кроме того, используется несколько способов сортировки и идентификации, включая воздушную сортировку, флотацию-осаждение, пенную флотацию, селективное растворение, инфракрасную спектросконию в среднем и ближнем диапазонах, рентгеновский анализ и электростатический метод. Присутствие загрязнений также должно учитываться при подготовке к переработке; вода, бумага и металл — самые распространенные примеси из тех, что должны удаляться. Важным свойством полимеров, которое способствует процессу переработки, является их плотность; она используется во флотационных методах.

Существует несколько способов вторичной переработки пластмасс. Первичная переработка включает в себя повторное использование низкосортных материалов и обрезков (отходов) непосредственно на заводе по переработке отходов. Она применяется по отношению к термопластичным полимерным материалам (термопластам), которые имеют очень низкий уровень загрязнения. Вторичная переработка заключается в разделении, очистке и повторном использовании базовых продуктов в виде чистых полимеров или смесей. Для третичной переработки полимерные обрезки подвергаются химической обработке в целях получения таких субстанций, как мономеры, химикаты или топливо. Наконец, полимерные отходы можно сжигать с восстановлением энергии. Строение полимера и способ его использования для изготовления конкретных изделий диктует тип переработки. Свойства некоторых полимеров существенно ухудшаются при загрязнении в составе полимерной композиции, поэтому они должны быть полностью отделены от полимеров других типов. Многие полимерные материала не плавятся и их нельзя переработать таким способом; другие могут быть разложены до исходного мономера нагреванием.

В первой главе мы представим информацию о строении и важнейших свойствах наиболее распространенных утилизируемых полимерных материалах. Существуют и другие полимеры, которые можно подвергать вторичной переработке, но их немного, поэтому здесь ограничимся только краткими сведениями о деструкции этих материалов. Кроме того, мы обсудим свойства основных сополимеров и смесей на их основе. Мы коснемся наиболее важных способов вторичной переработки, которые обсудим в последующих главах