Строительно-технические характеристики изделий на основе полимерных отходов в процессе многократного рециклинга

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 691.175

СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ В ПРОЦЕССЕ МНОГОКРАТНОГО РЕЦИКЛИНГА

Полянский М.М.¹, Фомина Н.Н.²

магистрант, Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.¹ e-mail: polyan_m.m@mail.ru

доцент кафедры “Строительные материалы и технологии”, Саратовский

государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

e-mail: fominanani@rambler.ru

Исследованы изменения в эксплуатационно-технических характеристиках изделий на основе отходов полиэтилентерефталата при многократном рециклинге. Установлено значительное ухудшение свойств при повторном рециклинге, что указывает на целесообразность переработки отходов полиэтилентерефталата в строительные изделия с длинным жизненным циклом. Показано, что химико-минералогический состав наполнителя оказывает определенное влияние на уровень свойств изделий.

Ключевые слова: полимерные отходы, рециклинг, полиэтилентерефталат, минеральные наполнители

отходы строительный наполнитель полиэтилентерефталат

Changes in the construction and technical characteristics of products based on polyethylene terephthalate waste during repeated recycling are investigated. A significant deterioration in the properties of repeated recycling has been established, which indicates the expediency of processing polyethylene terephthalate waste in construction products with a long life cycle. It is shown that the chemical-mineralogical composition of the filler has a certain effect on the level of properties of the products.

Keywords: polymeric waste, recycling, polyethylene terephthalate, mineral fillers

В последние десятилетия фиксируется прирост объемов производства полимерных материалов, эффективность использования которых практических во всех отраслях промышленности, обусловленная комплексом их эксплуатационно-технических и технологических свойств, очевидна [2-3]. Соответственно возрастает и количество образующихся пластиковых отходов. Производственные отходы пластика, как правило, перерабатываются самими производителями, т.е. относятся к так называемым возвратным отходам. Бытовые отходы пластика поступают в общий объем коммунальных отходов, а затем складируются на свалках. В последние годы наметилась тенденция цивилизованного обращения с коммунальными отходами, при этом коммунальные отходы разделяются на компоненты на мусоросортировочных комплексах, полезные компоненты (стекло, бумага, металл, пластик) выбираются и предлагаются в качестве товарного продукта на переработку.

Коммунальные полимерные отходы, выбираемые на мусоросортировочных комплексах, представлены большей частью полиолефинами (полиэтиленом высокого и низкого давления, полипропиленом) и полиэтилентерефталатом. Остальной пластик (реактопласты, полистирол, поливинилхлорид, поликарбонат и др.) на сегодняшний день из коммунального мусора практически не выбираются, чему есть ряд объективных причин.

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ), выбираемый из коммунального мусора большей частью в виде прозрачных, белых и цветных (зеленых и коричневых) пластиковых бутылок, представляет собой вторичное сырье, которое может быть переработано химическими или термическими способами с выделением ценных низкомолекулярных продуктов, либо механическими или термомеханическими способами с получением дробленки, флексов или гранулята, с последующей их переработкой по аналогии с первичным сырьем [1, 4].

Как известно, жизненный цикл пластиковой бутылки невелик, и составляет от нескольких дней до нескольких месяцев. При последующей переработке пластика по технологии “бутылка в бутылку” изменения в составе и структуре ПЭТФ накапливаются достаточно быстро. Жизненный цикл ПЭТФ-волокна существенно больше, чем бутылки, а жизненный цикл строительного изделия на основе ПЭТФ может составлять несколько десятков лет. Представляет интерес исследование изменений в технических характеристиках изделий на основе полимерных отходов ПЭТФ при многократном рециклинге, что и было поставлено целью настоящей работы.

Полимерные отходы ПЭТФ в виде измельченных пластиковых бутылок различного цвета (прозрачных и цветных) расплавлялись в лабораторном плавильно-смесительном агрегате при температуре 270 ^оС. В расплав вводился при непрерывном перемешивании минеральный наполнитель в количестве 70% от общей массы композиции. Однородная горячая смесь загружалась в пресс-форму, образцы формовались прессованием под давлением 20 МПа с выдержкой при этом давлении в течение 2 мин. Затем образцы извлекались из формы и через сутки подвергались испытаниям по стандартным методикам. Такая переработка принималась за первую стадию рециклинга. Последующие стадии рециклинга заключались в переплавлении изготовленных и испытанных образцов при температуре 270 ^оС с повторением процесса формования и испытаний полученных образцов. В качестве минеральных наполнителей использовались монофракционные речной кварцевый песок и молотый известняк с частицами крупностью в интервале 0,2-0,315 мм.

Полученные экспериментальные данные представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1. Эксплуатационно-технические характеристики полимерминеральных образцов, наполненных кварцевым песком

Таблица 2. Эксплуатационно-технические характеристики полимерминеральных образцов, наполненных молотым известняком.

В процессе многостадийного рециклинга отмечалось падение вязкости, наиболее заметное на второй-третьей стации, не зависимо от вида наполнителя, с последующей относительной стабилизацией вязкости. Также следует отметить более жесткую консистенцию композиций, наполненных известняком, что можно объяснить шероховатостью поверхности карбонатного наполнителя.

Анализ полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы:

1. При повторном рециклинге изделий на основе ПЭТФ наблюдается существенное ухудшение эксплуатационно-технических показателей, последующие стадии рециклинга также приводят к ухудшению показателей, но не столь существенному. Из этого следует, что целесообразно использовать отходы ПЭТФ при изготовлении изделий с возможно более длительным жизненным циклом, например, в строительных изделиях.

2. Даже в случае многократного рециклинга комплекс эксплуатационно-технических характеристик изделий остается на уровне требований, предъявляемых к таким строительным изделиям, как тротуарная или облицовочная плитка, стеновой камень и др., что свидетельствует о возможности возврата в производство брака при изготовлении изделий.

3. Снижение вязкости композиций в процессе переплавления может указывать на некоторое падение молекулярной массы ПЭТФ, что подтверждается значительным снижением прочности образцов при изгибе.

4. Химико-минералогический состав наполнителя оказывает определенное влияние на уровень эксплуатационно-технических характеристик изделий, что проявляется в несколько бОльшей плотности и бОльшем водопоглощении образцов, наполненных известняком.

Список литературы

1. Вторичная переработка пластмасс / Ф. Ла Мантия (ред.); пер. с англ. под. ред. Г. Е. Заикова. - СПб.: Профессия, 2006. - 400 с.

2. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин и др.; под ред. А.А. Берлина. - СПб.: Профессия, 2008. - 560 с.

3. Хозин, В.Г. Полимеры в строительстве - реальные границы и перспективы эффективного применения // Полимеры в строительстве: научный Интернет-журнал. - 2014. - № 1 (1). - С. 9-26.

4. Шайерс, Д. Рециклинг пластмасс. Наука, технологии, практика / Джон Шайерс. - СПб.: Научные основы и технологии, 2012. - 640 c.

Размещено на Allbest.ru