Полимерные добавки. Идентификация полимерных компаундов. Практическое применение

Известны разные способы сортировки и идентификации, например, с использованием таких свойств, как плотность, электрическое, магнитное или химическое разделение. Однако существуют аналогичные полимеры, такие как сополимеры или смеси полимеров, а также материалы с различными добавками, которые невозможно разделить этими методами. Поэтому были разработаны оптические измерения, особенно спектроскопические методы. Различные типы методов идентификации были оценены, однако специалисты до сих пор спорят об эффективности отдельных технологий. Что касается ситуации с утилизацией отработанных полимерных материалов, то этим вопросам мы уже посвящали не одну статью и даже отдельный цикл статей, поэтому не будем останавливаться здесь на этом подробно, а осветим только те моменты, которые касаются переработки вторичных пластмасс путём их разделения.

Доступные в настоящее время методы идентификации пластиковых отходов для облегчения разделения включают системы распознавания цвета, оптические методы (считывание кодов), системы считывания штрих-кодов, XRF, NIRS, FTIR, спектроскопию комбинационного рассеяния, МС газообразных продуктов разложения, лазерную десорбцию — спектрометрию на анализ подвижности ионов (LD-IMS), маркеры флуоресцентного красителя, термооптические методы (основанные на различиях диэлектрических постоянных пластмасс после диэлектрического нагрева) и ультразвуковые и фотоакустические методы. Среди этих методов NIR, MIR и метод Raman имеют лучшую надежность для идентификации пластиковых материалов. Хемометрические подходы, определяющие спектральные расстояния между спектром образца и эталонными спектрами, используются для идентификации пластиковых материалов с помощью оптических измерений.

Например, для идентификации пластиковых материалов, таких как огнестойкие ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), HIPS, SAN, полипропилены, полиэтилены, полиамиды, POM, PMMA, поликарбонаты и PPO с помощью спектроскопических измерений (FTIR), использовалось преимущество определения спектральных расстояний с помощью эталонных спектров (с использованием простых (PLS, PCA, PDA) или более сложных методы, такие как нейронные сети и расстояния Махаланобиса). При анализе этими методами может быть достигнута высокая надёжность (корректность идентификации колеблется на уровне от 95 до 98%). Быстрый бесконтактный метод NIRS (поглощение и отражение) с мощными программными технологиями указывается в качестве метода выбора любого пластика, происходящего из бытовых отходов, который должен быть идентифицирован со временем цикла идентификатора менее секунды.

Высокопроизводительная методика NIRS с обнаружением InGaAs и анализом PCA была предложена для оперативной идентификации постпотребительских упаковок различных полимеров (полиэтилена, полиэтилентерефталата, полипропилена, полистирола, ПВХ) на промышленной конвейерной ленте. Инфракрасное излучение с использованием акустооптического перестраиваемого фильтра (AOTF) позволяет в реальном времени различать химические сигнатуры более 30 видов пластика с вероятностью успеха в 100%. Преимущества спектрального диапазона NIR по сравнению со средним ИК-диапазоном: фотоприемники NIR, такие как фотодиоды Ge, InAs или InGaAs с быстрым откликом и высокой чувствительностью, и оптика из кварцевого волокна с низким затуханием.

Лазерный зонд, использующий комбинационное неупругое рассеяние света, также был описан в качестве инструмента для быстрой идентификации автомобильных пластиков (для целей переработки; время цикла идентификации в этом случае составляет около 1 секунды). Также этот метод подходит для пигментированных, текстурированных и армированных полимерных марок. Система чувствительна к наличию CB. Также LD-IMS был предложен для сортировки и переработки образцов полимеров, включая ПВХ, PA6.6, полиэтилены HDPE, LDPE и акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS).

Автоматическая идентификация и сортировка отходов пластмасс может также основываться на включении флуоресцентных индикаторов в материалы, давая каждому уникальный отпечаток. Альтернативно, небольшое количество добавки, такой как Li2CO3 или Li2B4O7, может быть использовано в пластмассах для простой идентификации типа сырья (например, с помощью пламени или спектрального анализа) во время переработки. Для конструкционных пластмасс необходимо комбинировать различные методы из-за большого разнообразия материалов и добавок, которые необходимо идентифицировать. Идентификация и сортировка пластмасс в отходах также были рассмотрены. Например, учёный Гарбасси подчеркивал важную роль, которую играют анализ и характеристики полимеров в переработке пластмасс. В следующей части рассмотрим методы химического анализа каучуков.