Модификация вторично переработанных пластмасс

Во избежание осложнений при второй жизни пластмассы, восстановленные из бывшего в употреблении материала (ВБУ), нельзя просто использовать в той форме, в которую они были восстановлены [8, 17]. Для того чтобы они отвечали требованиям, предъявляемым в конкретных приложениях их второй жизни, они должны быть подвергнуты дополнительной обработке. Ниже мы опишем различные подходы к такой обработке.

Восстановление стабильности

Оригинальные и восстановленные пластмассы подвержены действию одних и тех же механизмов деструкции и поэтому для них возможны одни и те же подходы к осуществлению стабилизации. Концентрация активных форм оставшихся стабилизаторов во многих случаях ниже уровня минимального эффекта, и они не способны защитить от деструкции состарившиеся продукты вторичной переработки [1,8, 17]. Например, восстановление полиолефинов из пластиков БО, имеющих недостаточный уровень стабилизаторов, дает материал с более низкими значениями удлинения при разрыве, ударной вязкости и жесткости, чем необходимо. Рынок ожидает вторичные материалы, которые будут отвечать стандартам качества, сравнимым с таковыми для оригинальных. Окислительные изменения в восстановленном материале необратимы. Однако потерю стабилизаторов можно компенсировать введением новых добавок, необходимых для пластмасс из БО и их ожидаемых приложений. Следовательно, адекватная повторная стабилизация вторичных полимеров и/или их смесей с оригинальными материалами против деструкции во время нового производственного цикла, при тепловом старении и под влиянием атмосферных явлений является обязательной.

Восстановление стабильности полиолефинов

Смеси стабилизаторов для переработки полиолефинов, как правило, содержат фенольные антиоксиданты, например, ЛО-1 или АО-4, и ароматический фосфит Р-1 или циклический Р-2 [1, 8,10,17]. Например, синергическая комбинация фосфитов с ЛО-4 (рекомендованное соотношение фосфит/фенол 1-4:1) использует общее количество 0,05-0,2 %масс, которое обеспечивает повторную переработку восстановленных ПЭВП или полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Также усиливается тепловая стабильность. Эта повторная стабилизация подходит для различных приложений, использующих замкнутый цикл, например, восстановление ящиков из ПЭВП

Чтобы обеспечить хорошую погодную стойкость восстановленных полиолефинов, необходимы добавки фотостабилизаторов (поглотителей УФ-света и фотоантиоксидантов на основе БАС). Влияние повторной стабилизации на ударный разрыв и стойкость к трещинообразованию ПЭВП, рекуперированного из содержащих пигмент бутылочных ящиков, показано на рис. 7.3, где сравнивается с погодной эрозией оригинального ПЭВП, предназначенного для тех же целей [10]. Образование трещин в собранном вторичном материале начинается после 100 ч ускоренного старения. Высокая чувствительность состаренного ПЭВП к атмосферному влиянию была подавлена до уровня, сравнимого со стандартом для оригинального материала с помощью оптимизированной смеси стабилизаторов, состоящих из 0,03 % ЛО-4, 0,07 % Р-1 и 0,1 % ЯЛ5-1. Красящие органические пигменты могут повлиять на погодные характеристики восстановленных ПЭ или ПП, причем непредсказуемым образом. Для предотвращения экранирования используются поглотители УФ, например, фенольные производные бен-зофенон 11УА- и бензотриалол [18].

Неорганический пигмент технический углерод используется в количестве примерно 2,5 % в качестве светового экрана для фотостабилизации ПЭНП или Л ПЭНП. Долговременная стойкость к погодному воздействию легированных сажей вторичных смесей ПЭНП/ЛПЭНП существенно возрастает при введении смеси олигомерного НА5-3 с Р-1 и ЛО-4 [17].

Многочисленные испытания показали, что комбинация из ароматического фосфита Р-1, физически стойкого фенола ЛО-4 и фотооксидантов от ЯЛ5-1 до ЯЛ5-3 увеличивает прочность различных восстановленных ПЭ и ПП, их смесей и/или вторично переработанных смесей ПП с этиленпропилендиеновым полимером (ЭПДМ) (материал с черным пигментом и сильным загрязнением автомобильной краской, который восстанавливается из отработавших автомобильных бамперов) (рис. 7.4) [10]. Базовая повторная стабилизация фенолом и фосфитом, будучи дополненной термо/фотостабилизирующей комбинацией ЯЛ5-1 с ЯЛ5-2, оказалась наиболее эффективной [8,10].

Для нейтрализации кислотных загрязнений, возникающих при деструкции ПВХ или остатков полимеризационного катализатора, в качестве со-стабилизаторов вторично переработанного материала могут успешно применяться антикислотные добавки, такие как гидроталькит или кальциевые соли органических кислот [8].

Для улучшения стабилизации вторичных материалов имеются готовые патентованные концентраты смесей стабилизаторов, составленных в оптимальной пропорции [17, 19]. Однако их эффективность зависит от конкретного восстановленного материала. Например, свойства повторно стабилизированных смесей ПЭВП/ПП зависят от содержания в смеси ПП [8] (рис. 7.5).

Повторная стабилизация стирольных и технических пластмасс Упаковочные материалы на основе ПС, собранные в БО, обычно представляют собой смеси ПС с большой разницей в молекулярной массе и показателе текучести расплава. Состарившийся ПС содержит некоторые доли ацетофенона и ненасыщенностей, ответственные за высокую фоточувствительность и обесцвечивание восстановленного материала. Добавление 0,05 % фенольного антиокси-данта АО-2 улучшает стойкость к деструкции [19]. Повторно использованный АБС-пластик является ценным материалом для автомобильной промышленности. Восстановление стабилизации с помощью набора добавок существенно улучшает ударную вязкость по Изоду после долговременного теплового старения при 80 °С (рис. 7.6).

Много внимания уделялось восстановлению ПЭТ главным образом из бутылок для безалкогольных напитков. ПЭТ деструктирует вследствие гидролиза и окисления. Безопасная переработка достигается после добавления 0,2-0,5 % фосфитов Р-1 или Р-2 в сочетании с малыми количествами фенола АО-4 [8]. Эти добавки усиливают стойкость к обесцвечиванию и потере характеристической вязкости (рис. 7.7). Стойкость к атмосферному воздействию восстановленного ПЭТ, предназначенного для использования вне помещения, улучшается при добавлении бензотриазола UVA-2.

Эксперименты с восстановленными ПА и ПК показали, что улучшение свойств после повторной переработки можно достичь с помощью стабилизаторов, аналогичных применяемым для нолиолефинов, то есть фенольных антиоксидантов и фосфитов, добавляемых в сочетаниях, оптимальных для каждого полимера [10].