Композиты на основе реактопластов

Композиты на основе реактопластов нельзя ни расплавить, ни растворить из-за их сшитой матрицы. Поэтому восстановление первичного и вторичного типов было бы непростой задачей, и основное применение находят третичная и четвертичная технологии. Исключение составляет повторное измельчение реактопласта для последующего использования в качестве наполнителя. Эту аль тернативную технологию мы рассмотрим в первую очередь. Вслед за ней мы коснемся четвертичных технологий, таких как гидролиз и гликолиз. Наконец, будет изложен вариант четвертичной переработки методом пиролиза.

Измельченные термореактивные композиты используют в качестве наполнителей как в термореактивные, так и в термопластичные матрицы. Причем, если говорить о термореактивных матрицах, наполнители из измельченного материала готовились из отходов производства листовой формовочной и объемной формовочной массы [71] и вводились в данные формовочные массы. Отверж-денные отходы листовой формовочной массы измельчаются и гранулируются. Получается грубая и тонкая фракции, которые примешиваются в составы объемной формовочной массы в количестве 10 и 20 %масс. от стандартного наполнителя, а затем масса поступает на компрессионное литье. Результаты, приве денные в табл. 5.14, показывают потери прочности при растяжении и модуля упругости, которые были несколько меньше при введении тонкой фракции гранул, чем при добавлении грубой фракции. Ударная прочность также уменьшается при введении измельченного материала. Было найдено, что измельченный материал предъявляет более высокие требования к полимеру, чем исходный наполнитель, поэтому было необходимо изменять состав массы. Измельченные отходы объемной формовочной массы также использовались [71] для замены карбоната кальция в составе листовой формовочной массы. Обычно небольшие добавки измельченного продукта мало влияют на механические свойства. Качество поверхности страдает только в случае очень высоких концентраций введенного порошка (30 %).

В работе [69] отходы фенольных смол, содержащие стекло- и углеродные волокна, использовались в фенольных составах в качестве наполнителей после измельчения в крупный порошок. Также наполнителем служили полиуретановые отходы RIM-процесса, которые вновь поступали на литье. Компрессионное литье таких материалов требует применения очень высоких давлений и ограничено изделиями простой формы.

Измельченные отходы реактопластов применялись как наполнители для термопластов. Например, измельченная листовая формовочная масса добавлялась в ПЭ и ПП [71]. Образцы штамповались в холодной форме. Было получено некоторое улучшение модуля растяжения и прочности по Изоду образцов с надрезом при одновременном уменьшении относительного удлинения и прочности по Изоду образцов без надреза.

Из доступных четвертичных технологий для полиуретанов можно применять гидролиз [69, 71] при условии раздельного парового восстановления под высоким давлением диаминов и высокомолекулярных спиртов. Было показано [71], что 5 % восстановленного высокомолекулярного спирта можно использовать в эластичных вспененных материалах, получая изделия почти с теми же физическими свойствами, что и изделия из оригинального материала. Непрерывный гидролиз проводился на специально разработанном экструдере [69].

Полиуретаны можно подвергать гликолизу в целях получения смесей высокомолекулярных спиртов (раздел 5.3) с замечательно низкой соединительной массой, которые наиболее подходят для производства жестких пенопластов. Их можно вводить до 25 % в жесткие пенопласты, но только лишь примерно до 5 % — в новые составы для переработки по технологии RIM.

Недавно появилось сообщение [72] о новой четвертичной технологии для углеэпоксидных композитов и препрегов, в рамках которой под действием катализаторов и небольшого нагревания матрица превращается в газообразную смесь низкомолекулярных углеводородов. Остающиеся волокна служат для армирования новых композитов, а очищенные углеводороды используются как химикалии или топливо. Исследования на ПЭМ показали, что восстановленные углеродные волокна почти не отличаются от оригинальных.

Ценные компоненты углеэпоксидных композитов восстанавливались в реакторе посредством превращения полимерной матрицы в низкомолекулярные углеводороды и горючий газ [73]. Результаты механических испытаний типичного состава полиэфирной объемной формовочной массы, содержащей восстановленные углеродные волокна, сравнивались со свойствами композитов с оригинальными стекловолокнами, и они выглядят обнадеживающими (табл. 5.15).

Что касается четвертичной переработки, композиты, основанные на органических полимерах, имеют значительный запас энергии, хотя удельная теплоемкость снижается при армировании неорганическими компонентами. Восстановление энергии из отходов композитов можно осуществить сжиганием, но при этом следует принимать во внимание экологические ограничения по выбросам. Пиролиз применяется, преимущественно, для переработки листовых формовочных

масс и полиуретанов. Для эпоксидных композитов применяется прокаливание.

Бескислородный пиролиз [69] неотвержденной и отвержденной формовочной массы дает горючий газ и тяжелые масла с потенциально высоким содержанием энергии. При введении до 20 % твердого остатка (технический углерод, карбонат кальция и стекловолокна) не было обнаружено изменений ни в свойствах, ни в качестве поверхности [71]. Если сравнивать полученную продукцию с прямым использованием перетертой формовочной массы в качестве наполнителя, то неясно, который из двух методов более подходит для бывшей в употреблении массы. Однако повторное измельчение оказалась наиболее приемлемым методом вторичного использования бытовых отходов из листовой формовочной массы.

Пиролиз также применяют для переработки твердых отходов изделий, изготовленных по технологии ШМкз полиуретанов и измельченных остатков автомобильных деталей [69,71], средняя теплоемкость которых составляет 12,6 МДж/кг. При использовании высокотемпературной газификации общий выход извлеченной энергии достигал 80-85 % [71].

Наконец, обработка прокаливанием для удаления эпоксидной матрицы из эпоксидно-стеклянных слоев с печатных плат [71] оставляет стекловолоконное покрытие. Волокна, нарубленные на кусочки длиной 10,2 мм, использовались для армирования; затем проводилось сравнение с действием наполнителя из кусочков по 6,4 мм в композите общего назначения из полиэфирного полимера с содержанием стекловолокон 15 %. Результаты показаны в табл. 5.16.

Таблица 5.16. Усредненные механические свойства композитов полиэфир/стекло с восстановленным и оригинальным наполнителем из стекловолокна