WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Беданоков А.Ю., Бештоев Б.З., Микитаев М.А., Микитаев А.К., Сазонов В.В. (Россия, г. Москва) 1. Общая характеристика полиэтилентерефталата Мировое производство пластмасс возрастает на 5 – 6 % ...»

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ: НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕЦИКЛИНГА

Беданоков А.Ю., Бештоев Б.З.,

Микитаев М.А., Микитаев А.К., Сазонов В.В .

(Россия, г. Москва)

1. Общая характеристика полиэтилентерефталата

Мировое производство пластмасс возрастает на 5 – 6 % ежегодно и, по

прогнозам, к 2010 г. достигнет 250 млн. тонн. [1]. Причем, наиболее быстро

развивающимся сегодня является рынок полиэтилентерефталата (ПЭТ) .

Полиэтилентерефталат произвел настоящую революцию в мире упаковки, коренным образом изменив ситуацию на мировом рынке в этой сфере производства. За последние 10 лет число мировых производителей ПЭТ удвоилось. С начала 1990-х годов двадцатого века по настоящее время наблюдается интенсивное развитие мирового производства ПЭТ. С 1990 по 1995 гг. темпы мирового спроса на ПЭТ в среднем составляли 15% в год, с 1995 по 2000 гг. рост в среднем составлял уже 20 % ежегодно. [2]. Последние несколько лет рост мирового рынка ПЭТ составляет в среднем 10 % в год .

Материалы из ПЭТ были разработаны в начале 1940-х [3-5] и с тех пор показали широкую универсальность их применения в различных сферах жизнедеятельности человека: в легкой, пищевой промышленности, в станкои приборостроении, в машиностроении [6], в медицине и фармацевтике .

Полиэтилентерефталат прекрасно подходит для изготовления различных пленок [7], упаковок и емкостей. Высокие потребительские свойства тары, изготовленной из ПЭТ, обеспечили этому материалу стремительный рост в производстве упаковки для напитков и пищевых продуктов [6]. ПЭТ-тара в настоящее время активно вытесняет такие традиционные виды сырья для упаковки, как стекло и картон .

Важной особенностью полиэтилентерефталата является то, что вторичный материал на его основе достаточно легко поддается переработке .

Важно и то, что вторичный ПЭТ гомогенизируется легче, чем другие вторичные пластмассы Эти особенности вторичного [8] .

полиэтилентерефталата позволили ему стать на сегодняшний день самым перерабатываемым пластиком в мире с широкими возможностями использования, начиная с гранул и пленок для упаковки, заканчивая предметами одежды, ковров, багажа и офисной мебели, аудио-видео пленкой [9]. Чаще всего ПЭТ-отходы используются повторно для производства пластиковых бутылок, пленок и волокон [8]. Так, например, в США из вторичного ПЭТ производится почти половина всех полиэфирных волокон [11] .

Таким образом, в мире с конца прошлого столетия наблюдается формирование рынка вторичного полиэтилентерефталата, который тесно связан как с экологическими, так и с экономическими аспектами .

Общемировой объем переработки вторичного ПЭТ сегодня достигает 1 млн .

тонн ежегодно [8] .

2. Источники образования отходов ПЭТФ По мере того как спрос на ПЭТ растет, естественно увеличивается количество отходов. Сегодня отходы ПЭТ составляют более 30% от всех отходов пластмассы, 80% которых сейчас перерабатываются [11] .

Отходы ПЭТ образуются на всех стадиях процесса переработки сырья в изделия (экструзия, литье, прессование, вакуум-формование, выдувание из заготовки) и имеют, поэтому самые разнообразные формы и размеры — от маленьких обрезков до больших компактных кусков или разной конфигурации литников и облоев [12]. Например, процесс вакуумформования листовых материалов сопровождается образованием ПЭТотходов в количестве 15-35 % от полной производительности экструдера .

Причем, удельные показатели образования отходов увеличиваются при уменьшении размера литьевых изделий. Объем отходов ПЭТ при изготовлении преформ составляет 0,6-0,9 %. в зависимости от сырья и применяемых технологий, а при изготовлении емкостей из преформ в среднем образуется 0,3 % отходов полиэтилентерефталатов [13] .





Однако, основной вклад в состав отходов ПЭТ вносят пластиковые бутылки из-под напитков [8]. Особенно это характерно для России, где более 90% ПЭТ-гранулята используется для изготовления ПЭТ-преформ (рис.1), из которых в дальнейшем выдуваются бутылки .

–  –  –

Сегодня в РФ перерабатывается в ПЭТ-бутылки более полумиллиона тонн ПЭТ и, соответственно, столько же образуется отходов высококачественного полимера широкого спектра применения [15]. Причем, на долю одной только Москвы ежегодно приходится около 60 тысяч тонн отходов полиэтилентерефталата, что соответствует 1 млрд. единиц напитков в таре из полиэтилентерефталата [16; 17] .

3. Организация сбора и подготовка отходов к переработке Организация сбора и подготовка отходов полиэтилентерефталата к переработке является одним из серьезных экономических факторов формирования рынка вторичного ПЭТ. Дело в том, что для загрязненных и смешанных отходов затраты на их подготовку к использованию в качестве вторичного сырья могут превосходить стоимость первичного сырья .

Увеличению затрат на сбор и переработку отходов полиэтилентерефталата способствует высокая доля ручного труда при сборе и сортировке отходов, использование во многих случаях импортного, т. е. более дорогостоящего оборудования, постоянный рост в последние годы затрат на энергоресурсы, высокий уровень налогообложения [18]. Современные технологии позволяют снизить расходы на сбор вторичного ПЭТ до 50 % себестоимости промежуточного продукта переработки ПЭТ (так называемые «флексы» — хлопья размером 5-10 мм различной степени чистоты) [19] .

Частично вторичный полиэтилентерефталат собирается и заготавливается на промышленных предприятиях, где образуются производственные отходы в процессе переработки сырья в изделия. Однако основной объем сбора приходится на бывшие в употреблении ПЭТ-бутылки .

Первичную сортировку ПЭТ-бутылок проводят в приемных пунктах и на мусоросортировочных заводах, а также на свалках, при этом основное внимание уделяется сортировке по цвету. Идентификация бутылок, не вызывает затруднений поскольку все бутылки из-под напитков изготовлены из ПЭТ, а на бутылках из-под других жидкостей, изготовленных из ПЭТ, нанесена маркировка – знак рециклинга с цифрой «1» [20]. Собранные бутылки обычно прессуются в кипы, и отправляются на переработку .

4. Основные направления переработки вторичного ПЭТ Выделяют несколько основных направлений переработки вторичного полиэтилентерефталата [21-32], которые условно можно разделить на три основные группы: механические, химические и термические (таблица 1) Таблица 1

Основные способы переработки вторичного полиэтилентерефталата [33]:

Доля способа Возможная Способ переработки в Области применения веществ, степень переработки общем объеме полученных в результате загрязнения ПЭТ-отходов перерабатываемых переработки отходов отходов, % Для упаковок, производства волокон (напольные покрытия, Низкая искусственная шерсть, спортивная Механический и частично 70-75 одежда), конструкционный пластик средняя для автомобилестроения, строительства .

Получение полиэфиров для производства клеев, покрытий и Химический Средняя 5 исходного сырья для повторного синтеза ПЭТ Сжигание для получения тепловой энергии или пиролиз для Термический Сильная 20-21 получения жидких и газообразных топлив .

Рассматривая подробнее варианты утилизации и рециклинга ПЭТ, можно выделить следующие методы:

Захоронение. Самый безперспективный вариант, поскольку ценное полимерное сырье закапывается, а огромные территории становятся непригодными для сельскохозяйственных нужд .

Сжигание. Этот метод активно используют, например, в США, а вырабатываемая при этом энергия используется для нужд населения [23] .

Метод экологически небезопасен.

Кроме того, сжигание не является экономически целесообразным [31]:

Радиодеструкция. Метод подразумевает разрушение химических связей макромолекул полимеров с помощью нейтронов, гамма-излучения, бета-частиц, что способствует процессам фото- и термоокислительной деструкции, и образованию низкомолекулярных продуктов, которые могут быть задействованы в биоциклических процессах. В России этот метод практически не используется [32] .

Термическое разложение. Термическое разложение – способ утилизации вторичного полимерного сырья, при котором оно «распадается»

на низкомолекулярные соединения. Сюда относятся: пиролиз и каталитический термолиз. Так, в США при переработке пластиковой тары из ПЭТ получают мономеры – диметилтерефталат и этиленгликоль, которые, в свою очередь, снова применяются для получения ПЭТ [23,31] .

Химический рециклинг ПЭТ - сольволиз. При сольволизе ПЭТ подвергается деполимеризации при взаимодействии с химическими веществами, такими как, метанол (метанолиз с получением мономера диметилтерефталата); этиленгликоль (гликолиз с получением мономера бисгидроэтилтерефталата); кислоты (гидролиз с получением терефталевой кислоты) или щелочи (омыление) [34]. Методы сольволиза достаточно энергоемки, требуют высокотехнологичного оборудования и поэтому весьма дорогостоящи. Однако эти методы дают возможность использовать сырье более низкого качества, поскольку химические процессы позволяют производить дополнительную очистку .

Данное направление предполагает, например, проведение процесса деполимеризации отходов ПЭТ нейтральным гидролизом до терефталевой кислоты и этиленгликоля, снова идущих на синтез ПЭТ. Процесс является непрерывным. Это наиболее распространенный, экономичный и безопасный для окружающей среды способ переработки отходов ПЭТ [12] .

Весьма распространенным способом химической переработки отходов полиэтилентерефталата является гликолиз и поликонденсация вторичного ПЭТ с добавлением ненасыщенных многоосновных кислот или их ангидридов с целью получения сравнительно недорогой ненасыщенной полиэфирной смолы .

Процесс деполимеризации является относительно дорогим способом переработки вторичного ПЭТ поскольку предполагает значительные энергетические затраты или использование дорогих химических продуктов .

Продукты деструкции ПЭТ из устаревших отходов широко используют снова в синтезе ПЭТ, для получения пластификаторов, лаков, материалов для покрытий и др .

Грануляция. Для переработки ПЭТ-отходов используют дробилки, мельницы, грануляторы. Под механическим и тепловым воздействием отходы переходят в смолоподобное состояние. Эатем на выходе из гранулятора расплав продавливают через калибровочные отверстия и нарезают на гранулы, которые затем охлаждаются [35]. Иногда этот процесс проводят с использованием различных стабилизаторов, модификаторов, красителей и других добавок, повышающих качество гранулята .

Вторичный полиэтилентерефталат может быть использован в качестве добавки для улучшения физико-механических или электромеханических характеристик другого полимера [12] .

Агломерация. Равномерность загрузки пленочных отходов в перерабатывающее оборудование после промывки обеспечивается агломерацией. При агломерации из пленки получаются окатыши (компактные зерна) произвольной формы с достаточно высокой насыпной плотностью и хорошей сыпучестью [36] .

Агломерация менее энергоемка, более производительна, чем грануляция и поэтому позволяет снизить расходы на подготовку материала к дальнейшей переработке. Кроме того, агломерация протекает без изменения молекулярной массы материала при этом в процессе агломерации возможно введение в полимер красителей, стабилизаторов, наполнителей [36] .

Наиболее эффективны дисковые агломераторы непрерывного действия, когда отходы ПЭТФ, измельченные до размера хлопьев 5-10 мм, непрерывно подаются в зону агломерации. [12] .

Экструзия. Распространенный способ переработки измельченных отходов полиэтилентерефталата с использованием как одно-, так и двухшнековых экструдеров .

ПЭТ перерабатывается литьем под давлением во всех типах литьевых машин, предназначенных для переработки термопластов [12, 13] .

Отмечается [8], что применение соэкструзии смесей из переработанного вторичного и первичного ПЭТ улучшает реологические свойства вторичного полимера и делает его более пригодным для выдува .

Возможен вариант, когда для литья ПЭТ смешивают с полиэтиленом высокого давления и модификаторами до получения композиции, по свойствам близкой к литьевому лавсану с температурой расплава - 250-260 °С [13]. Полностью аморфная структура получается при температуре формы 50 °С. Аморфные изделия обладают лучшей стойкостью к ударным нагрузкам, но более низкой температурой эксплуатации [12, 35] .

Переработка «бутылка-в-бутылку» (bottle-to-bottle). Этот способ объединяет все методы получения продукта, который можно снова использовать для производства пищевой упаковки и бутылок для напитков .

Несмотря на то, что в странах Европы рециркуляция "бутылка в бутылку" осваиваться относительно недавно (упаковка, изготовленная из вторичного сырья, в соответствии с законодательством ЕС не допускалась к контакту с продовольствием), уже в 2004 году переработка уже использованных ПЭТбутылок достигла 500 тысяч тонн, что дало 20%-ный рост их использования [37]. В США данный вид переработки развивается уже в течение многих лет и еще более развит чем в Европе. [12, 13] .

При переработке по принципу «бутылка в бутылку» может применяться так называемая «многослойная технология», когда вторичный полиэтилентерефталат оказывается между двумя слоями первичного полимера. Многослойные бутылки могут содержать до 50 % вторичного ПЭТ, причем отдельные емкости могут включать и большие количества вторичного материала. Эта технология используется сегодня во многих странах, например в Швейцарии, Швеции и США [13] .

Методы переработки вторичного полиэтилентерефталата расшираются и совершенствуются. Интересными являются направления рециклинга ПЭТ за счет создания на его основе нанокомпозитных материалов с использованием различных нанонаполнителей (органомодифицированные алюмосиликаты, нанотрубки, фуллерены и др.) или методом переэтерификации вторичного ПЭТ ди- и триэтиленгликолем с целью получения низкоплавких сополиэфиров [38, 39] .

Большое внимание при переработке вторичного полиэтилентерефталата уделяется очистке и отмывке ПЭТ-отходов, поскольку это позволяет значительно повысить качество получаемых из них изделий. Поэтому технологии этих процессов постоянно совершенствуются .

Наиболее простым и экономичным способом очистки принято считать отмывку отходов ПЭТ в водных и неводных средах на аппаратах непрерывного или периодического действия. Обычно, очистка ПЭТ-отходов производится в две-три ступени, затем очищенный материал измельчается и сушится до 0,5 % остаточной влажности [13] .

Еще недавно считалось, что чем больше воды используется в процессе очистки вторичного ПЭТ, тем лучше отмывается материал. Поэтому широкое распространение получили «мокрые» дробилки (материал попадает в воду уже на этапе предварительного дробления), пропитывающие шнеки (транспортируют предварительно замоченный в воде материал), многоэтапные моечные комплексы периодического действия. В итоге требуемая чистота материала достигалась беспрецедентно большим потреблением воды, а, следовательно, и использованием сложнейшей системы водоочистки. Компания В+В Anlagenbau GmbH недавно предложила оригинальную «сухую» технологию очистки ПЭТ-отходов. Разработанное компанией устройство очищает материал на 96 % уже на сухом этапе переработки, что позволяет снизить потребление воды, как минимум, в три раза (как следствие, снижаются и расходы на водоочистку). Высокая степень очистки достигается за счет использования повышенного трения предварительно измельченных ПЭТ-отходов (хлопьев), что приводит к осыпанию и дальнейшему извлечению основной массы поверхностных загрязнений (песок, пыль, бумага, часть клея и т.п.) [40] .

Таким образом, бывшие в употреблении пластмассовые изделия могут быть использованы вторично. Во многих странах принимаются программы по решению проблем, связанных с рециклингом ПЭТ. Так в США существует национальная программа по переработке полиэтилентерефталатной тары. В западной Европе каждая третья ПЭТбутылка изготовлена из вторичных материалов [24, 26-31, 41] .

–  –  –

Основные направления использования вторичного полиэтилентерефталата представлены на рис.2 .

Рис.2. Направления использования вторичного ПЭТ [42] .

Как видно из рисунка 2 важной областью применения вторичного ПЭТ является производство волокон. Например, в США и Западной Европе основная масса ПЭТ-бутылок идет на получение волокон и нетканых материалов. Это обусловлено тем, что в процессе вторичной переработки вязкость бутылочных марок ПЭТ существенно снижается (с 0,8 до 0,4 – 0,6), особенно при недостаточной сушке материала [43].

Тем не менее, ПЭТволокно, формируемое из вторичной основы, имеет механические свойства, удовлетворяющие условиям производства широкой гаммы продуктов:

текстиль, тканные основы для производства одежды и ковровых покрытий для жилых и офисных помещений, обвивки для автомобилей и т.д. [12] .

Процесс формования волокна требует от пластифицируемого вторичного полимера тех же реологических свойств (градиента скорости потока и неизотермального вытягивания), которыми обладает первичный полимер .

Волокнистый материал, полученный из вторичного полиэтилентерефталата, можно использовать в качестве сорбента на очистных сооружениях АЗС, в качестве утеплителя или наполнителя [44]. Волоконные полотна из ПЭТ, изготовленные по технологии melt-blown, применяются для производства шумоизолирующих материалов, геотекстиля, фильтрующих и абсорбирующих элементов, синтепона. [12] .

Около 70 % всего вторичного европейского ПЭТ уходит на производство волокон. Волокна большого диаметра используются как утеплитель спортивной и зимней одежды, спальных мешков и как наполнитель для мягких игрушек .

В Китае, признанном центре текстильной индустрии, также активно развиваются технологии переработки вторичного ПЭТ в волокно. Например, китайская компания Jiangyin Changlong Chemical Fiber Co., Ltd., активно продвигает технологии производства полиэфирного волокна из ПЭТ-отходов как на внутреннем, так и на российском рынке. По мнению руководства компании, этот бизнес выгоден в экономическом и социальном плане [11] .

Реологические и физико-механические свойства вторичного ПЭТ позволяют использовать его при изготовлении емкостей для моющих средств, что делает его хорошей альтернативой поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) [12] .

Вторичный ПЭТ обычно применяется для изготовления упаковки, не предназначенной для хранения пищевой продукции и напитков. Однако некоторые компании разработали так называемые суперчистые технологии вторичной переработки ПЭТ (Super-Clean-Recycling) и уже применяют их в промышленном производстве бутылок для напитков. [45] Кроме того, вторичный ПЭТ можно использовать в качестве сырья при производстве клеёв, эмалей [37]. Он также находит широкое применение в производстве конструкционных материалов для строительства, композиционных материалов для машиностроительной промышленности и др .

В России разработана и запатентована промышленная технология получения различных композиционных материалов на основе вторичного полиэтилентерефталата с различными наполнителями (древесные опилки, отсевы гравийного производства, бой стекла, пылевидная зола ТЭЦ) .

Эксплуатационные свойства таких композитов (табл.3.) [46] позволяют изготавливать из них такие изделия, как кровельная черепица, тротуарная плитка, листовые материалы и т.д .

Таблица 3 Общие физико-механические и функциональные свойства строительных материалов на основе ПЭТ, в зависимости от материала наполнителя [46] Модуль упругости (испытания на сжатие) 350 - 1000 МПа Предел прочности на сжатие 50 - 75 МПа Твердость (HRB) 60 - 80 Плотность 1,2 - 1,8 г/куб. см Теплопроводность 0,13-0,21 Вт/К Водопоглощение не более 0,6% Морозостойкость Не менее 200 циклов Кроме того, из отходов ПЭТ и минеральных наполнителей (золы, песка) получают полимербетон - прочный и долговечный материал, который имеет разнообразное применение. Оптимальное соотношение наполнителя и смолы составляет 9:1 [12] .

Благодаря высокой теплотворной способности вторичный ПЭТ может быть использован и в качестве добавки к твёрдому топливу для промышленных установок [37] .

Небольшой объем вторичного ПЭТ находит применение в изготовлении автомобильных компонентов, электротехнических изделий, различной фурнитуры методом литья под давлением .

Классическими стали такие продукты и вторичного ПЭТ, как лист (для производства пластмассовых коробок и контейнеров) и бандажная лента (для промышленных целей). Приблизительно 9 % общего объема использования вторичного ПЭТ занимают различные контейнеры и пластмассовые коробки (для ягод, для яиц и т.д.) [44] .

6. Развиваемые направления рециклинга ПЭТ Для решения задачи рециклинга полиэтилентерефталата нами проводятся исследования в области модификации и применения следующих подходов:

1) Применение удлинителя цепи, введенного в небольших количествах (от 0,5 до 3%), позволяет восстановить исходное значение молекулярной массы .

Одним из возможных методов рециклинга вторичного полиэтилентерефталата является его химическая модификация посредством введения в полимерную матрицу ПЭТ в процессе переработки удлинителей цепи (различных модификаторов) .

Такие модификаторы являются бифункциональными органическими соединениями, т.к. имеют по две расположенные в плоскости бензольного кольца активнее группировки. Плоское пространственное расположение гетероциклов и их напряженное состояние способствует внедрению модификаторов в структуру полимеров при переработке .

Стабилизирующее действие таких модификаторов при термической, термоокислительной и термогидролитической деструкции термопластов основано на их взаимодействии с концевыми функциональными группами гетероцепных полимеров, поэтому вторичная переработка полиэтилентерефталата с добавлением таких модификаторов позволяет добиться удлинения цепи, увеличения молекулярной массы, снизить чувствительность к действию высоких температур и влаги при переработки .

Химическую модификацию исходных и вторичных полимеров можно проводтть в статических условиях, что позволяет определиться в выборе вида и концентрации модификаторов. В динамических условиях можно оценить эффективность выбранных модификаторов по расчётным значениям средневязкостной молекулярной массы .

Предварительные исследования показали, что оптимальным количеством вводимых модификаторов (удлинителей цепи) для вторичного ПЭТ является 1,5-2% масс .

При изучении реологических свойств модифицированных таким образом полимеров обнаружено увеличение молекулярной массы вторичного ПЭТ на 30 - 40% (рис. 1), которое объясняется химическим взаимодействием активных гетероциклов модификаторов (удлинителей цепи) с концевыми группами модифицируемых термопластов .

Увеличение молекулярной массы вторичного ПЭТ обусловлено тем, что в условиях переработки (экструзия, литьё под давлением, прессование) при термическом воздействии происходит раскрытие активного цикла модификатора с последующим взаимодействием его по концевым гидроксильным группам полимеров .

Введение в состав вторичного полиэтилентерефталата специально подобранных удлинителей цепи приводит к повышению температуры начала термоокислительной деструкции. Поглощение кислорода начинается после прохождения периода индукции и с низкой скоростью с начала момента окисления .

Увеличение продолжительности течения реакции окисления и низкая её скорость на глубоких стадиях (после завершения периода индукции) при введении в состав полимеров реакционноспособных химических модификаторов приводит к повышению устойчивости этих полимеров к термоокислительной деструкци. Пики на кривых ТГ и ДТА, соответствующие термоокислительной деструкции, смещаются в высокотемпературную область и практически полностью накладываются на максимум пиролитического разложения полимеров .

Уменьшение скорости развившегося автоокисления модифицированных вторичных полиэтилентерефталатов обусловлено их участием в реакциях без образования активных радикалов и подавлением вырожденного разветвления цепей окисления .

2) Метод твердофазной поликонденсации гранулированных вторичных полиэтилентерефталатов .

В зависимости от природы используемых реагентов и температуры процесса можно выделить следующие разновидности твердофазной поликонденсации:

- собственно поликонденсация в твердой фазе, т.е. поликонденсация при температурах ниже температуры плавления, как мономеров, так и полимера. В этом случае на протяжении всего процесса подвижность всех реагирующих молекул ограничена;

- поликонденсация олигомеров в твердой фазе, т. е. поликонденсация при температурах выше температуры плавления мономеров, но ниже температуры размягчения полимера. В этом случае начальная стадия поликонденсации протекает в расплаве, твердофазной является вторая стадия - поликонденсация олигомеров;

- трехмерная поликонденсация, особенно ее глубокие стадии, также может рассматриваться как разновидность твердофазной поликонденсации, так как реакционноспособные концы макромолекул оказываются малоподвижными, вследствие закрепления их в жесткой трехмерной полимерной сетке;

- реакционное формование - поликонденсация протекающая в твердых смесях (или почти твердых), которым придана форма будущего изделия .

На рисунке 3 изображена установка для осуществления твердофазной поликонденсации .

–  –  –

было установлено, что значительное влияние на процесс роста цепи из олигомеров оказывает дисперсность их частиц. С уменьшением размера твердых частиц олигомеров существенно возрастает молекулярная масса образующегося полиэтилентерефталата .

При поликонденсации в твердой фазе возникает своеобразное противоречие: для ускорения процесса следует повышать температуру синтеза, но повышение температуры может привести к слипанию частиц порошка. Поэтому нами были предусмотрены меры по предотвращению слипаемости частиц порошка предполимера: обработка частиц полиэтилентерефталата органическими жидкостями вызывающими их кристаллизацию после которой частицы не слипаются; интенсивная вибрация для предотвращения слипаемости на раних стадиях; использование добавок инертных мелкодисперсных порошков (от 0,1% до 10% от массы полимера) .

Перед ТФПК полученный форполимер измельчают и подвергают предварительной термической обработке при определенной температуре, которая ниже температуры плавления форполимера, в токе инертного газа или в вакууме. Термическую обработку проводят для повышения кристалличности и сокращения времени проведения твердофазной поликонденсации .

Для более эффективного проведения реакции получения форполимера необходимо использовать катализаторы. В качестве катализатора могут быть использованы различные соединения титана, оксид цинка, ацетат цинка и ацетат марганца. Наиболее эффективно используются органические соединения титана: тетрабутилтитан, тетрапропилтитан, тетраэтилтитан, тетраметилтитан и четыреххлористый титан. Катализатор вводится в соотношении 10-100ч на 1000ч полимера, предпочтительней 30-300 ч .

Дополнительно катализатор может быть введен в течение реакции. Когда добавлен катализатор, предварительная термообработка не обязательна .

3) Рециклинг ПЭТ за счет создания на его основе нанокомпозитных материалов с использованием органомодифицированных алюмосиликатов .

Процесс формирования слоистосиликатного нанокомпозита протекает через ряд промежуточных стадий (рис.4). На первой стадии происходит образование тактоида полимер окружает агломераты

– органомомодифицированного слоистого силиката. На второй стадии происходит проникновение полимера в межслойное пространство слоистого силиката, в результате чего происходит раздвижение слоев силиката .

Дальнейшее увеличение расстояния между слоями (третья стадия) приводит к частичному расслоению и дезориентации силикатных слоев. На последней стадии происходит эксфолиация .

–  –  –

Рис. 4. Схема образования полимерного нанокомпозита В случае образования композита, структура которого преимущественно состоит из тактоидов, основные его характеристики лежат в том же диапазоне, что и у обычных микрокомпозитов. Кроме этого случая можно выделить два других типа структуры композитов. Первый (Рис. 4, II) обладает структурой, в которой полимерные цепи интеркалированы в межслоевое пространство слоистого силиката, при этом формируется упорядоченная многослоевая система, собранная из чередующихся полимерных и силикатных слоев. В композитах со структурой второго типа (Рис. 4, IV), слои силиката, полностью и однородно диспергированы в полимерной матрице, формируется эксфолиированная структура .

Структуру слоистосиликатных нанокомпозитов определяют методом рентгеноструктурного анализа. Сдвиг характерного для слоистого силиката пика в область малых углов, подтверждает получение интеркалированного нанокомпозита, в котором хорошо сохраняется повторяющаяся многослойная структура. Отсутствие характерного пика слоистого силиката

– из-за большего расстояния между слоями или из-за того, что силикатные пластинки разупорядочены, означает формирование эксфолиированного нанокомпозита .

Для подтверждения данных получаемых рентгеноструктурным анализом используют растровую и трансмиссионную микроскопии. На самом деле, в слоистосиликатных нанокомпозитах одновременно могут сосуществовать все указанные структуры, это зависит от степени распределения слоистого силиката в полимерной матрице .

Предварительные исследования показали, что нанокомпозитные материалы на основе вторичного ПЭТ и слоистых алюмосиликатов обладают комплексом эксплуатационных характеристик, способных обеспечить их применение в различных областях промышленности. Особенностью таких нанокомпозитов является повышенная огнестойкость и высочайшие по сравнению с чистым ПЭТ барьерные свойства по отношению к кислороду и углекислому газу .

ЛИТЕРАТУРА

1. Митрофанов Р.Ю., Чистякова Ю.С., Севодин В.П. / Переработка отходов полиэтилентерефталата, ТБО №6, 2006 .

2. Джайлз Д., Брукс Д., Сабсай О.Ю. Производство упаковки из ПЭТ. М. – Профессия, 2006г, 368 с .

3. British Patent 578,079 (1941);

4. Brunnschweiler, D., in Polyester: 50 Years of Achievement, Brunnschweiler, D. and Hearle, J. W. S. (Eds), The Textile Institute, Manchester,UK, 1993, pp. 34–37

5. Whinfield, J. R., Nature, 158, 930 (1946); Whinfield, J. R., Text. Res. J., 23, 290 (1953)

6. Стрельцов Е. Война миров в упаковке / Полимеры-деньги, №1, 2003г. http://polymers-money.com/journal/posting

7. Чубыкин А. Российский рынок ПЭТ-пленок / Флексо Плюс №5, 2004г

8. http://e-plastic.ru/main/articles/r11/pr02

9. http://www.ekoresurs.ru

10. Популярная механика, ноябрь 2005г

11. Plastics.ru, 08/08/2006

12. Масленников А. Вторая жизнь/Деловой журнал упаковочной индустрии, PakkoGraff, №8, 2004г, http://www.pakkograff.ru/

13. http://www.petupack.ru

14. Все о полиэтилентерефталате. www.retal.ru

15. Plastics.ru, 20/07/2005

16. Деловой экологический журнал, № 2 2003 http://www.ecomagazine.ru/index.php?magaz&id=20

17. О.В.Сурус Прессование ПЭТФ-тары. ТБО. №2, 2007, с 36-38 .

18. Деловой журнал упаковочной индустрии, http://www.pakkograff.ru/

19. http://www.rusnauka.com/PRNIT_2006/Chimia/17152.doc.htm

20. http://galpet.com.ua

21. Заявка ЕВП № 678552, МКИ С 08 К 5/42, 1994

22. Пат. США № 5688808, МПК С 08 G 63/02, 1997

23. Лучинский Г.П. Химия титана. – М.: Химия, 1971, 471 с

24. Технология катализаторов. Л.:Химия, под ред .

1989г., И.П.Мухленова

25. Пат. США № 4251652, 1981. РЖ «Химия», 1981, 19С730

26. Stan V. e.a. IUPAC MACRO 33 Bucharest, 5-9 Sept., 1983, Abst1, s.a., p.512-515

27. Хрусталева Е.А., Кочнева М.А., Фридман Л.И. и др. – Пластические массы, 1984, № 10, с. 6 – 8

28. А.с. СССР № 681859, Серенков В.И., Файдель Г.И., опубл. вБИ, 1982, № 24 .

29. Пат. США № 4433135, 1984 .

30. Айзенштейн Э.М. Мировой рынок полиэфирных волокон и нитей http://www.textileclub.ru/analitics.html

31. Все о полиэтилентерефталате. www.retal.ru

32. Симагина В.И., Комова О.В./ Химия и рынок – № 2-3 (21-22), 2002 .

33. http://www.dontrade.donbass.com/razr_pet.shtml

34. Производство упаковки из ПЭТ. Д.Брукс, Дж.Джайлз (ред); пер.с англ. Под ред. О.Ю.Сабсая – СПб.: Профессия, 2006. – 368 с .

35. Рынок вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ) http://www.recyclers.ru

36. http://www.nestor.minsk.by/sn/2006/21/sn62114.html

37. http://www.tarleplast.uz

38. А.И.А. Аид, А.Ю. Беданоков, О.Б. Леднев. Способы рециклинга полиэтилентерефталата // Малый полимерный конгресс, Москва, 2005, с. 57

39. A.K. Mikitaev, A.Y.Bedanokov, O.B.Lednev, M.A.Mikitaev Polymer/silicate nanocomposites based on organomodified clays/ Polymers, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers. Synthesis, Properties, Application. Nova Science Publishers. New York 2006

40. В.А.Кондратьев, Н.А.Твердовская / Особенности очистки отходов из пластика, №9 2006, с.24-25

41. Сборник статей использование полимерных "Вторичное материалов", под редакцией Любешкиной Е.Г.- Химия. - 1985.-192с .

42. http://www.upakovano.ru/pictures/article_imgs/old_2004/pet/diagr_1.jpg

43. Снежков В. Новые технологии и оборудование для переработки вторичных полимеров, www.larta.com

44. Масленников А. Вторичное использование полиэтилентерефталата ТБО, №5, 2005

45. К. Мюллер, Ф. Велле. Бутылка из бутылки/Твердые бытовые отходы, 2006, №8

46. http://www.mirexpo.ru/technologies/pet/pet.shtml

ABSTRACT

Different methods of secondary polyethylene terephthalate (PET) recycling and use were reviewed. Such ways of PET recycling as chain elongation agent application, solid-state polycondensation, and synthesis of nanocomposites based on secondary PET .

АННОТАЦИЯ Проведен анализ основных направлений переработки и использования вторичного полиэтилентерефталата. Рассмотрены такие подходы к вопросу рециклинга вторичного ПЭТ, как: применение удлинителей цепи, метод твердофазной поликонденсации, а также рециклинг ПЭТ за счет создания на его основе нанокомпозитных материалов с использованием органомодифицированных алюмосиликатов.



Похожие работы:

«84 УДК 622.242 ДЕМПФИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ТРУБОПРОВОДА Ишемгужин И.Е.1, Габбасов Т.И., Шаммазов И.А., Ситдиков М.Р., Кочеков М.А. Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа e-mail:ishemguzhin@yandex...»

«“Итисодит ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 7, сентябрь, 2013 йил G.Nazarova INNOVATION MANAGEMENT OF EXTERNAL ECONOMIC ACTIVITY ON THE ASSUMPTION OF GLOBALIZATION Статья посвящена проблеме использования инновационного механизма в создании высокотехнологичного производства,...»

«АО "ПК "Ярославич"БОРОНА ДИСКОВАЯ ТЯЖЕЛАЯ БДТ-5-36Ф РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 11-252-00.00.000 РЭ. Ярославль 2018 г. СОДЕРЖАНИЕ Раздел Наименование раздела Стр. Общие сведения Назначение и область применения 1.1. Требования к качеству выполнения технологического процесса 1.2. Подъемно-транспортные операции...»

«7 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 681.325.3-004.388 УмЕньшЕнИЕ СлУчАйной СоСтАвляющЕй ПогрЕшноСтИ отСчЕтов АЦП мЕтодом УмножЕнИя вЕроятноСтЕй Багацкий в.А. Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев, e-mail: bagatskijva@rambler.ru Предложе...»

«Что такое разумная машина Уильям Росс Эшби Сейчас наступил поворотный этап в развитии наших взглядов на природу мозга и подобные мозгу механизмы. Десять лет, с 1950 по 1960 г., были периодом брожения умов. Можно надеяться, что в след...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВCКОЙ ОБЛАСТИ "НАРО-ФОМИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ" МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА "НЕДЕЛЯ МАТЕМАТИКИ" Разработала преподаватель математики Н.А. Ильичева. г. Наро-Фоминск Методическая разработка рассмотрена...»

«Публичный отчет муниципального образовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 15 за 2010 2011 учебный год 1. Информационная справка о школе. Адрес: 150046, г. Ярославль, ул. Павлова, дом 37. Адрес сайта: www.76202s015.edusite.ru. Адрес электронной почты: yarsch015@yandex.ru Контактные телефоны: 31-09-15 – с...»

«V-ZUG Ltd Духовая печь Combair SEP Руководство по эксплуатации Благодарим Вас за выбор нашего изделия. Прибор соответствует самым высоким требованиям, а управление им отличается простотой. Просим Вас внимательно прочитать данное руководство. Знание принципов работы и возможностей прибора позволит Вам использовать е...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.