Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 28

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 28
Иконка

Эту часть, также посвященную способам переработки вторичного полипропилена, начнем с рассмотрения технологий на основе экструзии и компаундирования. Одна из наиболее сложных областей переработки пластмасс как с технической, так и с экономической точки зрения – это доведение смешанных пластмасс до товарных свойств. Смешанные пластмассы, состоящие из полиолефинов, полистирола, полиэтилентерефталата и поливинилхлорида, являются типичными для потока отходов, собираемых после потребления. Как и в смесях первичных полимеров, обработка (смешивание) такой смеси страдает как от ограничений по взаимной диффузии из-за присутствия больших макромолекул с низкими коэффициентами диффузии, так и от неблагоприятных термодинамических характеристик смешения из-за их несовместимости. Чтобы улучшить перемешивание за счет сокращения времени диффузии, выбирают технологическое оборудование, которое уменьшит толщину изделий. Например, двухшнековая экструзия может создавать как напряжения сдвига, так и напряжения растяжения и, следовательно, более эффективна, чем одношнековая экструзия, где в основном возникают напряжения сдвига. Месильные диски в шнековом профиле двухшнекового экструдера ответственны за удлинение потоков, достижимых из-за периодического расширения и сжатия материала в трехмерном потоке.

Другие факторы процесса, такие как скорость подачи, скорость шнека и конструкция шнека (тип и расположение элементов шнека), могут влиять на дисперсию и разрушение второстепенных компонентов. На дисперсию и качество смешивания несовместимой многокомпонентной полимерной системы также влияют реологические составляющие, которые зависят от параметров материала, таких как отношение вязкости второстепенных компонентов к основным и концентрация дисперсной второстепенной фазы. Дисперсия, возникающая в результате сдвига и растяжения в элементах смесительного шнека, ответственна за незначительный фазовый распад в типичных двухфазных смесях полимеров. На основе теоретических и экспериментальных исследований был разработан ряд формул, которые учитывают такие показатели, как средний диаметр частиц, вязкость расплава дисперсной фазы, вязкость расплава полимерной основы, межфазное натяжение между основой и дисперсной фазой и скорость сдвига. Видно, что для частиц меньшего размера необходимы более высокая вязкость основы, более высокая скорость сдвига и более низкое межфазное натяжение. Одним из способов снижения межфазного натяжения в смесях полимеров является введение небольшого количества (2–3%) компатибилизатора во время операции компаундирования.

Картинка

В специальной литературе сообщалось о нескольких исследованиях с использованием двухшнековой экструзии / компаундирования рециклированных полиолефинов и других смесей пластиковых отходов бытового назначения. Двухшнековые экструдеры различаются по конструкции, включая вращающиеся (в том числе в противоположных направлениях), с зацеплением и без зацепления. Таким образом, выбор оборудования может зависеть от других факторов, таких как природа потока сырья (порошок, гранулы, жидкость), вязкоупругость и концентрация различных компонентов, а также добавления компонентов в рецептуру продукта. При экструзии переработанных смешанных пластиков с холодной обработкой использовали двухшнековый экструдер, вращающийся в противоположных направлениях, для обработки немытых и несортированных гранулированных пластиков при температуре окружающей среды непосредственно в готовый профиль. При переработке нейлонового ковра, состоящего из нейлона, стирол-бутадиен-каучукового латексного клея с наполнителем из карбоната кальция и основы из полипропилена, использовали двухвинтовой экструдер для операции компаундирования. Помимо диффузионного ограничения при смешивании полимеров, вторым ограничением является неблагоприятная термодинамика. Для того чтобы смесь полимеров была однофазной в состоянии равновесия, должно выполняться следующее требование: ΔGm < 0, где ΔGm = ΔHm – TΔSm.

Картинка
Иконка

Комбинаторная энтропия для полимеров мала из-за больших молярных объемов, поэтому энтальпийные вклады, которые обычно являются положительными, часто доминируют над свободной энергией смешения в полимерных системах. В конечном итоге это приводит к положительным вкладам в ΔGm, которые неблагоприятны для перемешивания. Введение взаимодействующих групп путем химической модификации полимера или сополимеризации может увеличить степень взаимодействия между полимерами, что приводит к благоприятной (экзотермической) теплоте смешения. Такие взаимодействующие группы соединений известны как компатибилизаторы, и было показано, что они улучшают взаимодействие между молекулами полимеров, которые иначе не смешиваются. Совместимость несмешиваемых смесей можно улучшить одним из следующих общих способов. Во-первых, это достигается путем добавления нереакционноспособного или физического компатибилизатора, синтезированного отдельно, такого как блок- или привитые сополимеры с сегментами, способными к специфическим взаимодействиям и / или химическим реакциям с компонентами смеси.

Во-вторых, совместимость несмешиваемых смесей можно улучшить путем смешивания подходящим образом функционализированных полимеров или химических агентов совместимости, способных к усилению специфических взаимодействий, таких как кулоновские и / или химические реакции, такие как образование амида. В реактивных системах сополимер может образовываться в процессе смешивания, действуя аналогично химическому компатибилизатору. Также подобного результата можно достичь при использовании внутриреакторной привитой полимеризации для получения сополимерного агента, улучшающего совместимость, такого как полипропилен-привитой полистирол (PP-g-PS) и соответствующий неолефиновый полимерный компонент полистирол (PS) одновременно из мономерного стирола. Этот подход используется для системы Hivalloy-PET, обсуждаемой дальше. Правильно выбранный компатибилизатор будет предпочтительно располагаться на границе раздела несмешивающихся гомополимеров, уменьшая межфазную энергию, улучшая более тонкую дисперсию во время смешивания, улучшая фазовую стабильность против крупной сегрегации или слияния частиц, вызванного движением, и способствуя межфазной адгезии. Сообщалось о некоторых исследованиях, в которых изучалась эффективность различных компатибилизаторов для улучшения свойств переработанного пластика в различных областях применения.

Картинка

Так, изучались совместимые смеси рафинированных пластиков, смешанных после потребления, типичных для пластиковых отходов. Точно так же изучались смеси и композиты с добавленной стоимостью из переработанных пластиковых рыболовных снастей. Исследователи также сообщали о значительном улучшении свойств рециклированной полиолефиновой смеси PP-HDPE с использованием каучука в качестве компатибилизатора. Точно так же удалось продемонстрировать улучшенную ударную вязкость по Изоду для материала ковра, совместимого с каучуком, для бытового использования. Еще одна технология полимеризации дает двухфазный жесткий сополимер, который сочетает в себе лучшие свойства полукристаллического полипропилена с характеристиками аморфного полистирола. В этом процессе из мономерного стирола одновременно образуются агент совместимости PP-g-PS и компонент неолефинового полимера PS. Эта стирольная система Hivalloy может рассматриваться как «самосовместимая» с составом продукта, состоящим из примерно 70% полипропилена, 20% свободного полистирола и 10% g-полистирола при определенном уровне добавления стирольного мономера и гомополимера с эффективностью прививки около 30%. Присутствие привитого сополимера PP-g-PS делает продукт потенциально совместимым материалом для рециркулируемых потоков полиолефинов, полистирола и ПЭТ.

Картинка
Иконка
Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.
Автор

Автор: Ольга Борисова

Дата: 17 окт 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Канализация из труб ПВХ — особенности монтажа Пример использования контейнерных установок для очистки сточной воды для очистки стоков птицефабрики Компенсирующие перемычки в трубопроводах систем обогрева Разновидности пластиковых труб и их применение. Методы соединения труб на месте. Продолжение История труб ПВХ. Часть 1 Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта