Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Переработка пластиков. Часть 6

Подобрать разные пластмассы, которые смешиваются на молекулярном уровне, довольно сложно. Смесь двух пластиков редко дает систему с одной гомогенной фазой, которая является термодинамически стабильной. Совместимая система считается полезной многокомпонентной пластиковой смесью, которая имеет желаемые свойства. Некоторые несовместимые смеси пластмасс могут быть полезны за счет присутствия добавки, часто называемой агентом совместимости или агентом связывания, компатибилизатором. Компатибилизаторы часто представляют собой такие материалы, как блок- или привитые сополимеры. Конкретным примером может быть сополимер, содержащий два блока, каждый из которых совместим с одним компонентом смеси (в смеси двух пластиков) и несовместим с другим. Например, блок-сополимер A-x-B, где A и B представляют собой длинные последовательности мономера, которые идентичны соответствующим полимерам A и B, образующим смесь, а x представляет собой связь между блоками, является одной из простейших форм агента совместимости. Альтернативным агентом может быть функционализированный полимер, в котором основной полимер совместим в одной фазе, а функциональность совместима в другой фазе. Одним из примеров такого материала может быть полипропилен, функционализированный малеиновым ангидридом (ПП-МА), используемый для обеспечения совместимости смесей ПП и нейлона 66.

Недавние достижения в производстве ПП-МА (о них мы уже рассказывали в соответствующем цикле, посвященном полипропилену) показали повышение ударопрочности смесей на основе полиолефинов за счет до 25% по сравнению с менее чистыми альтернативами. Компатибилизатор может использоваться для изменения морфологии и межфазной адгезии смеси следующим образом. Во-первых, это снижение межфазного натяжения между двумя фазами, что приводит к более тонкой дисперсии одной фазы в другой. Например, введение 1% диблок-сополимера поли (стирола-b-этилена) в смесь полистирола и полиэтилена приводит к снижению межфазного натяжения. Следующий эффект: повышение адгезии между фазами за счет нахождения на границе раздела и обеспечения механизма, с помощью которого две фазы химически соединяются вместе. Далее отметим стабилизацию дисперсной фазы. Всё это в совокупности значительно улучшает механические свойства смеси. Например, добавление компатибилизатора к смеси PS, LDPE и PMMA уменьшило номинальный средний диаметр фазы второстепенной фазы с 10 до 3 мм. Уменьшение размера второстепенной фазы увеличивает ударопрочность, так как крупные несовместимые частицы фазы могут действовать как концентраторы напряжений.

Изготовленные пластиковые детали содержат не только полимерную смолу, но и добавки, образуя единый компаунд. Используемые добавки могут придавать пластику определенные свойства или же служить в качестве технологических добавок. Типичный список добавок, которые обычно используются в пластмассах, будет включать антиадгезивы, стабилизирующие агенты, антиоксиданты, антистатики, пенообразователи, красители, связующие и сшивающие агенты, отвердители, наполнители, антипирены, термостабилизаторы, гидролитические стабилизаторы, модификаторы ударной вязкости, лубриканты, пигменты, пластификаторы, консерванты, разделительные агенты, термостабилизаторы, УФ-стабилизаторы и агенты вязкости. В литературе есть множество примеров, когда добавки могут вызывать проблемы с переработкой. Краткий список, используемый для демонстрации сложности добавок для переработчика, будет включать, например, некоторые добавки, такие как УФ-стабилизаторы, могли быть израсходованы в течение первоначального срока службы пластика. Эти добавки необходимо будет обновить перед повторным использованием. Некоторые компании продают пакеты присадок для переработчиков, которые производят обновленные пластмассы. Некоторые добавки, например, длинные стеклянные наполнители, могут разрушаться в процессе переработки. Эти добавки могут потребовать изменения процесса рециркуляции, чтобы ограничить влияние на свойства переработанного пластика, или же добавления в смолу большего количества наполнителя, чтобы пластик мог удовлетворить требованиям области применения.

Некоторые добавки, используемые в одном пластике, могут разрушить другой пластик, если они используются в смеси. Например, смешивание определенных сортов переработанного АБС с первичным или переработанным поликарбонатом или ПК / АБС приведет к ухудшению характеристик поликарбоната. Поэтому таких сочетаний следует избегать. Приведенный выше перечень примеров, очевидно, не является исчерпывающим, но подчеркивает, как переработчик должен учитывать, что входит в состав смолы, чтобы сделать ее полезным пластиком для производства конкретной детали или другого изделия. Некоторые пластмассы, такие как ПЭТ, могут подвергаться деградации в результате обработки, как обсуждалось ранее в рамках цикла. Гидролиз ПЭТ до низкомолекулярных соединений с концевыми группами карбоновых кислот является важной проблемой. Эпоксидные, стирол-акриловые полимеры с низкой молекулярной массой, высокой функциональностью и заданной полидисперсностью продаются в качестве удлинителей цепи или вспомогательных средств для переработки ПЭТ и других полиэфиров. Включение этих добавок приводит к увеличению молекулярной массы, механических и реологических свойств там, где они используются, будь то первичные, переработанные или вторично переработанные полиэфиры.