Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Переработка пластиков. Часть 2

Отдельные компаунды чаще всего получают из постиндустриальных пластиковых отходов (когда известен тип, сорт и источник пластика) или ограниченного количества постпотребительского лома, когда известно, что изделие изготовлено из одного типа пластика, легко идентифицируется, может быть выделено из смеси недорого, и материал доступен в большом количестве. Тип смолы можно определить по данным производителей, использованию идентификационных кодов, использованию знаний о продукте (например, полиэтилен высокой плотности (HDPE) извлекается из бутылок для молока после потребления) и по некоторым свойствам пластика (например, спектрофотометры используются для определения смолы, используемой для изготовления пластиковых деталей). Большинство отдельных смол подвергаются аналогичному процессу вторичной переработки. Они собираются с помощью некоторых механизмов, транспортируются на предприятие по переработке, разделяются по типу смолы, промываются и сушатся для удаления мусора, измельчаются в хлопья, возможно, гранулируются, и могут иметь некоторый пакет добавок, добавленных для удовлетворения потребностей применения или для улучшения свойств, ухудшенных в результате использования или процесса переработки.

Тем не менее каждый дополнительный шаг при переработке создает препятствия на пути к тому, чтобы технологии, разработанные в лаборатории, были экономически жизнеспособными, поскольку дополнительные процедуры приводят к удорожанию технологии и в результате нередко производство первичного пластика оказывается даже выгоднее. Колебания цен на первичную смолу также могут стать серьезным препятствием для коммерциализации, и эта переменная находится вне контроля переработчика. Например, одно только колебание цен привело к фактическому коллапсу многих мелких постоянно действующих предприятий по переработке ПЭТ в конце 1990-х годов. Спрос на переработанный ПЭТ, как и на большинство переработанных пластмасс, близко соответствует спросу на первичную смолу. Возможность снизить затраты – это фактор, который обычно побуждает производителя взглянуть на рынок вторичной переработки, но в некоторых случаях первичный ПЭТ может стоить меньше, чем вторичный ПЭТ. Там, где вторичная переработка ПЭТ была особенно успешной, это места, где его утилизация субсидируется или проводится при помощи вертикально интегрированных схем. Прозрачный полиэтилентерефталат имеет наивысшую ценность и самый широкий спектр конечных применений.

Эти низкомолекулярные соединения сами могут дополнительно катализировать гидролиз ПЭТ, так что разложение становится автокаталитическим. Загрязнение другими пластиками, особенно поливинилхлоридом (ПВХ), может быть еще одной серьезной проблемой. ПВХ разлагается при температурах обработки ПЭТ и выделяет соляную кислоту, которая также катализирует гидролиз ПЭТ. При этом никаких опасных для здоровья веществ, вопреки заявлениям некоторых экологов, не происходит, поскольку непластифицированный ПВХ, который обычно и идет на переработку, их просто не содержит. Повторная обработка ПЭТ может подвергнуть смолу дополнительному тепловому воздействию, что может снизить молекулярную массу. Некоторые производители предполагают, что законодательное включение рециркуляции ПЭТ в производство бутылок приведет к значительному ухудшению качества продукта за относительно короткий период времени. Однако возможность деградации исходного сырья ПЭТ не удерживает многих производителей от использования переработанного ПЭТ. Помимо переработки ПЭТ, основные производители внедрили технологии деполимеризации ПЭТ до его мономеров. Было показано, что гликолиз и метанолиз (с использованием гликолей и метанола соответственно при повышенных температурах) деполимеризуют ПЭТ в низкомолекулярные диолы и диметилтерефталат.

Компания Goodyear, например, еще 15 лет назад произвела смолу REPETE с 20% вторичного сырья, извлеченного с помощью этой технологии, а Pepsi использовала REPETE при производстве бутылок для некоторых серий своих напитков. Теперь перейдем к следующему важному для переработки материалу — полиэтилену. Сегодня на рынке доступно много различных марок полиэтилена. Потребности в применении обычно диктуются использованием разновидностей с низкой (менее 0,925 г/см3) или высокой (более 0,940 г/см3) плотностью, но могут также требовать определенных реологических характеристик в их производственных процессах. Плотность, помимо определения типа полиэтилена (и его использования), также может указывать на присутствие наполнителя. Однако механические свойства, характеристики обработки, фотохимическая стойкость, а также свойства поверхности и непрозрачности также могут быть использованы для классификации характеристик переработанного полиэтилена. Восстановленные HDPE и LDPE имеют достаточную ценность, поэтому их обычно направляют в отдельные потоки для переработки и повторного использования.