Понятие, свойства, признаки идентификации и применение полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола.
Полиэтилен (ПЭ) получают из газа этилена СН2=СН2 — продукта переработки нефти. В мировом производстве полимерных материалов он занимает первое место. Различают два вида полиэтилена — высокого давления (ПЭВД) и низкого давления (ПЭНД). Более распространенным (75 % общего выпуска полиолефинов) является полиэтилен высокого давления. По внешнему виду полиэтилен — это полупрозрачные или непрозрачные в толстом слое пластики с жирноватой на ощупь поверхностью.
Свойства полиэтилена зависят от способа его производства. В настоящее время применяют три способа производства полиэтилена: при высоком давлении (полиэтилен высокого давления) 100—250 MПa и температуре 180 – 200 °С; при среднем давлении 3 — 7 МПа в присутствии оксидных катализаторов и при низком давлении 0,2 — 0,6 МПа в присутствии металло-органических катализаторов. Первым способом получают полиэтилен сравнительно невысокой плотности (0,91 — 0,93 г/см 3 ), молекулярной массой 15000 — 35000, структура которого состоит примерно наполовину из кристаллических и наполовину из аморфных участков, а вторым и третьим — полиэтилен плотностью 0,94 — 0,96 г/см 3 , молекулярной массой 25 – 100 тыс., состоящего из 75 — 85 % кристаллических участков. Поэтому ПЭНД обладает более высокой твердостью, прочностью и теплостойкостью по сравнению с ПЭВД.
Полиэтилен отличается высокой прочностью, стойкостью к ударным воздействиям, эластичностью и совершенными диэлектрическими свойствами: Он морозостоек, термопластичен, хорошо сваривается, устойчив к действию многих органических растворителей, кислот и щелочей. Полиэтилен практически безвреден. Недостаткиполиэтилена — старение и невысокая теплостойкость (100 — 110 °С). ПЭНД характеризуется более высокой теплостойкостью (120 — 130 °С), жесткостью и прочностью (до 30 МПа). Кроме того, при длительном контакте с жирами он поглощает их. Разрушается полиэтилен от воздействия сильных окислителей — азотной кислоты, хлора и фтора.
Применяют полиэтилен для изготовления посудохозяйственных изделий, галантерейных товаров, культтоваров, выдувных изделий и т.п. Полиэтиленовая пленка применяется как тарный и упаковочный материал в пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Как распространенный электро- и гидроизоляционный материал. Используется для изготовления различных изделий бытового и технического назначения. Из нитей и волокон полиэтилена изготавливают канаты, рыболовные сети, сетки и другую продукцию. Полиэтилен перерабатывается в изделия экструзией, литьем под давлением, термоформованием и дутьем.
Полипропилен (ПП) получают из газа пропилена СН2==СН—СН3. По внешнему виду и свойствам он близок к полиэтилену, но отличается от него большей жесткостью, механической прочностью и более высокой теплостойкостью – 160 — 170 °С. Плотность – 900 – 910 кг/м 3 , степень кристалличности – 75 %. Недостатки полипропилена: большая, чем у полиэтилена, склонность к старению, низкая стабильность к действия ультрафиолетовых лучей и низкая морозостойкость (до -25 °С).
По электрическим свойствам полипропилен не уступает полиэтилену и применяется для изготовления деталей к электро-, радио- и телевизионному оборудованию. Высокая химическая стойкость ПП позволяет использовать его для изготовления труб, химической аппаратуры, центробежных насосов, а также в качестве облицовочного и декоративного антикоррозионного материала. Из него изготавливают посуду, флаконы, пленки и волокна. Пленки и ПП могут эксплуатироваться при более высоких температурах, чем ПЭ пленки, характеризуются меньшей газо- и паропроницаемостью. На ПП пленку практически не действуют минеральные и растительные масла. ПП волокна обладают прочностью, эластичностью и водостойкостью и используются при изготовлении тканей, искусственного меха, трикотажных изделий, а также канатов, сеток, рыболовных сетей, для изготовления небьющихся бутылок, фляг, термосов, ведер, пленок, волокон и нитей, труб, изоляции и др.
Сополимеризацией пропилена с этиленом получают пластик, неимеющий недостатков отдельных полимеров. Полипропилен перерабатывается в изделия литьем под давлением, экструзией.
Поливинилхлорид (ПВХ) получают из газа хлористого винила СН2=СН-Сl. Характеризуется высокой плотностью – 1400 кг/м 3 , хорошей химической стойкостью к действию кислот, щелочей, большого числа органических растворителей, жиров, нефтепродуктов и воды.
На основе ПВХ вырабатывают два типа пластмасс: пластикаты (мягкие) с применением пластификаторов (дибутилфталат, диоктилсебацинат и др.), наполнителей, стабилизаторов и винипласты (жесткие) без пластификаторов.Пластикаты представляет собой эластичный, гибкий материал, для бытовых целей выпускают обычно в виде пленок, окрашенных в различные цвета. ПВХ-пластикат отличается высокой прочностью, стойкостью к истиранию, достаточной химической стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, легко окрашивается, склеивается и подвергается сварке токами высокой частоты. Недостатком является низкая теплостойкость (от 50 до 60 °C). Кроме того, со временем жесткость пластиката возрастает из-за улетучивания пластификаторов. Морозостойкость его колеблется от -10 до -50 °С.
Из пластиката вырабатывают гибкие трубы и шланги, плащи-накидки, скатерти, переплеты, папки для бумаг, летнюю обувь, галантерейные товары, и др. ПВХ используют для получения искусственной кожи и замши, линолеума, плитки для полов, дублирования тканей и т.д. Пластикат широко применяется в электротехнике, химической промышленности, машиностроении. Значительная часть пластиката расходуется на изоляцию кабелей, изготовление электрических проводов, изоляционной ленты и т.п. Из пластиката получают прокладочные и герметизирующие изделия, водо-, масло— и бензостойкие трубопроводы, пленки, приводные ремни и транспортерные ленты, профильные изделия для мебельной промышленности, а также различные изделия народного потребления. Изделия из ПВХ изготавливаются штампованием или пневмо- и вакуумформованием, в результате вальцевания и каландрования поливинилхлоридной смолы.
Винипласты– это жесткие, упругие термопластчные материалы, устойчивы к истиранию. Выпускают в виде листов, плит, труб, отличающиеся высокой стойкостью к ударным нагрузкам. Недостаток их — склонность к деформации под действием постоянной нагрузки, низкая теплостойкость – 65-70 °С, низкая ударная вязкость и набухание в воде. Из винипласта изготовляют галантерейные изделия, фoтo-, кино- и чертежные принадлежности, разнообразные детали и изделия, пленки, листы, плиты, трубы, стержни, сварочные прутки из винипласта используются в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, в химической и электротехнической промышленности и в других отраслях. Пленочный винипласт используется для изготовления винипластовых листов, в электролизных ваннах, для футеровки химической аппаратуры. Из винипластовых листов изготавливают сантехническое оборудование, тару, гальванические ванны, вентиляционные системы, емкости для хранения агрессивных жидкостей, винипластовые трубы.
Для повышения ударной прочности винипласта в его состав вводят композицию акрилонитрила, бутадиена и стирола (сокращенно АБС-пластик). Полученный ударопрочный винипласт используют главным образом для изготовления комплектующих деталей автомобилей. На основе ПВХ получают пено- и поропласты, применяющиеся для термоизоляции холодильников, вагонов, изготовления мебели, плавучих средств. При обработке ПВХ хлором получают смолу перхлорвинил, которая обладает хорошей растворимостью и клеящей способностью, поэтому широко используется в производстве клеев, лаков, красок, а также волокна хлорин.
Полистиролполучают из жидкого мономера стирола СН2=СН—C6H5. Обычно в число полистирольныхпластиков включают полистирол общего назначения, ударопрочный стирол, пенополистирол ряда сополимеров стирола.
Полистирол (аморфный, общего назначения) — твердый, жесткий, прозрачный пластик, обладающий высокой водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами, что обеспечивает ему широкое применение в качестве конденсаторных пленок – стирофлекса. Размягчается при температуре +80 °С, при ударе издает металлический звук, весьма хрупок, склонен к старению и содержит остатки исходного мономера стирола. Поэтому изделия из полистирола не используют для хранения жидких пищевых продуктов.
Недостатки полистирола устраняют путем его совмещения с синтетическими каучуками или получения сополимеров стирола с другими мономерами (ударопрочные полистиролы и тройные сополимеры акрилонитрила, бутадиенового каучука и стирола (АБС-пластики)).
Легкость переработки полистирола различными способами обеспечивает его широкое применение для изготовления бытовых и галантерейных изделий, лабораторной химической посуды, упаковочной тары, осветительной арматуры и др. Для производства товаров народного потребления все большее значение приобретают сополимеры стирола с акрилонитрилом, метилметакрилатом и др. Сополимеры обладают более высокими механическими свойствами и стойкостью к агрессивным средам (особенно нефтепродуктам), менее подвержены старению, меньше растрескиваются, некоторые из них прозрачны и стойки к ударным воздействиям. Из сополимеров стирола изготавливают корпуса приборов, радио-, фото-, электроаппаратуры, детали автомобилей, галантерейные товары, детали санитарно-технического оборудовании и мебели, упаковку.
Пенополистирол применяют в качестве звуко- и теплоизоляционного материала при изготовлении холодильников, в капитальном строительстве, судостроении и авиатехнике.
Источник
Вторичная переработка ПЭ, ПП и ПС
Полиэтилен
Из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и линейного полиэтилена (ЛПЭНП) изготавливаются пленки для бытовой упаковки (в том числе пластиковые пакеты, сумки и мешки) и для промышленной упаковки (например, мешки для сельхозудобрений), которые и являются сырьем для дальнейшей вторичной переработки. В первом случае переработка достаточно проста, т. к. качество вторматериала очень близко к качеству первичного полимера из-за короткого жизненного цикла продукта. Полимер подвергается воздействию внешних факторов на непродолжительный срок и претерпевает лишь незначительный распад структуры. В большей степени структура материала страдает в процессе его регенерации посредством пластификации. Другим источником неудовлетворительных свойств переработанного вторичного материала может служить использование отходов с разными молекулярными структурами (например, одновременно ПЭНП и ЛПЭНП), что непременно приводит к снижению механических свойств получаемого материала
При вторичном использовании промышленной упаковки дело обстоит несколько сложнее. Как правило, пленка промышленного назначения имеет больший жизненный цикл, чем бытовая. Воздействие солнечных лучей, температурных колебаний и т. д. также оказывает пагубное воздействие на структуру полимера. Ко всему прочему, использованные промышленные полиэтиленовые пленки могут содержать значительные загрязнения в виде пыли и мелкодисперсных компонентов, которые практически невозможно удалить даже при самой тщательной мойке. Естественно, это негативно сказывается на свойствах вторичных материалов.
Применение всех вторичных пластиков рассчитывается исходя из их усредненных свойств. В случае ПЭНП и ЛПЭНП можно с той или иной степенью уверенности утверждать, что полимерное сырье вторичных пленок этих типов может перерабатываться в тех же условиях (и примерно с теми же конечными свойствами), что и первичные пластики. В качестве примеров утилизации ПЭНП можно назвать повторное производство пленки для бытовой и торговой упаковки, пакетов для несыпучего мусора, а также садовой мульчирующей пленки. Свойства материала готовой продукции очень близки к свойствам первичной полимерной основы, однако количество циклов повторной переработки «продукта в продукт» ограничено из-за ухудшения свойств полимера в процессе многократно повторяющегося процесса плавления материала. На последнем цикле утилизируемая пленка годна лишь для производства садовой мульчирующей пленки, от которой требуются достаточно скромные механические свойства (нередко в нее добавляется обыкновенная сажа).
Стретч-пленки имеют полимерные добавки, которые проявляют себя как загрязнители, требуя значительного добавления первичного сырья: вторичная стретч-пленка смешивается в низкой пропорции (15–25 %) с первичным полимером. При вторичной переработке пленки агропромышленного происхождения возникает ряд трудностей, вызванных не только ухудшением механических свойств полимерной основы и посторонними включениями, но и фотоокислительными процессами, снижающими оптические свойства материала. Получаемая вновь пленка приобретает желтый оттенок.
В настоящее время наиболее перспективным направлением переработки отходов из ПЭНП и ЛПЭНП (да и из любых других полимеров) считается создание промежуточных материалов для замены традиционных материалов из дерева. Основное преимущество полимерного вторсырья над деревом — его биологическая стойкость: полимеры не подвергаются разрушению микроорганизмами и могут длительное время находиться в воде без угрозы для структуры. Для улучшения механических свойств в состав полимеров вводятся различные инертные добавки, например, пылевидная древесная стружка или волокна. Рынок такой продукции огромен. Компания US Plastic Lumber Corp. оценивает его в 10 млрд долл.
Из полиэтилена высокой плотности изготавливаются, например, канистры для жидких продуктов. Процесс переработки ПЭВП-отходов требует специальной очистки вторпродуктов (например, емкостей для ГСМ). Кроме того, часто возникают проблемы, связанные с разрушением ПЭВП в процессе пластификации по причине сопровождающих процесс больших механических усилий. Область применения вторичного ПЭВП весьма широка и отличается многообразием технологических процессов. Он часто используется для производства пленки, емкостей самого разного объема, ирригационных труб, различных полуфабрикатов и т. д. Наибольшее применение вторичный ПЭВП нашел в производстве емкостей (канистр) методом выдувного формования. Реологические свойства вторично перерабатываемых полимеров высокой плотности не позволяют выдувать большие емкости, поэтому объем таких канистр ограничен. Типичная область использования канистр на основе ПЭВП-отходов — упаковка ГСМ и моющих средств.
Канистры могут изготавливаться либо полностью на основе полимерных отходов, либо со экструзией с первичным гранулятом. В последнем случае слой вторполимера формирует сердцевину между двумя слоями первичного полимера. Канистры, полученные таким путем, используют для розлива моющих средств целый ряд компаний (Procter & Gamble, Unilever и т. д.).
Другой пример массовой продукции из вторичного ПЭВП — ирригационные трубы. Как правило, они изготавливаются из смеси вторичного и первичного полимеров в разных соотношениях. Учитывая, что ирригационные трубы не предназначены для использования под давлением, механические свойства вторичного ПЭВП как нельзя лучше подходят для их производства. Высокую вязкость ПЭВП, полученного при переработке канистр и пленок, часто удается компенсировать низкой вязкостью первичного полимера, за счет чего можно улучшить ударопрочность. Производство труб с большим диаметром из вторичного ПЭВП — тоже не проблема: диаметр ирригационных и дренажных труб достигает 630 мм.При использовании технологии литья под давлением процентное содержание вторичного пластика ниже. Эта технология применяется для изготовления обшивочных панелей, коммунальных мусорных контейнеров и т. д. Рынок обшивочных панелей очень привлекателен благодаря своей большой емкости. Подсчитано, что один только рынок США потребляет 2 млрд единиц обшивочных панелей и досок, в качестве которых все еще используются традиционные пиломатериалы.
Что касается производства пленки с повышенной стойкостью к ударным воздействиям и высокой прочностью на разрыв, то в этом случае вторичный ПЭВП может быть использован только с добавками ПЭНП и ЛПЭНП.
Полипропилен
Основным источником вторичного полипропилена являются пластиковые короба, изделия хозяйственного назначения, корпуса аккумуляторных батарей, бамперы и другие пластиковые детали автомобилей. В меньшей степени вторичной переработке подвергаются упаковочные изделия из этого материала. Качество вторичного ПП зависит от условий, в которых находилось изделие в процессе эксплуатации. Чем меньше оно пострадало от внешних воздействий, тем ближе свойства вторичного материала к свойствам первичного. Однако условия эксплуатации редко бывают столь благоприятными. Лишь в редких случаях автомобильные пластиковые компоненты могут быть переработаны по замкнутому циклу: например, компания Renault при производстве модели Megane использует переработанные бамперы из ПП для изготовления новых. Как правило, вторичный ПП используется для производства других автомобильных деталей, к которым предъявляются менее жесткие требования, — вентиляционных патрубков, уплотнений, ковриков и т. д. Этот пример укладывается в классическую схему каскадной утилизации.
Вторичный ПП также используется в различных смесях с первичным ПП или другими полиолефинами при литье под давлением (короба, корпуса) или экструзии (различные профили и полуфабрикаты).
Полистирол
Возможности вторичной переработки полистирольных отходов гораздо скромнее. Это объясняется меньшей диффузией по сравнению с другими пластиками и, самое главное, меньшей разницей в цене между исходным и вторичным сырьем. Кроме того, изделия из полистирола в процессе производства часто претерпевают значительную объемную вытяжку, что усложняет вторичную переработку и сказывается на общей себестоимости утилизации.
Очень небольшая часть полистиролов, бывших в употреблении, перерабатывается в исходные продукты. Примерами повторного использования полистирольных отходов являются изоляционные панели, упаковочные материалы, утепляющая обшивка труб и другие изделия, в которых оптимальным образом могут быть использованы хорошие термоизоляционные, шумопоглощающие и ударопрочные свойства вторичного полистирола. В ряде случаев структура перерабатываемого полистирола уплотняется за счет использования специальных переходных технологий, и полученный таким образом материал используется в областях применения кристаллического полистирола. Наиболее интересное применение такого материала — производство профилей, ранее изготавливавшихся только из дерева (оконных рам, полов и т. д.). В этом случае свойства переработанного полистирола ничем не уступают свойствам дерева, а по показателям длительности жизненного цикла в естественных условиях даже превосходят его.
Смеси пластиков
Утилизация изделий, состоящих из комбинации различных полимеров, является насколько трудоемкой, настолько и перспективной задачей. С одной стороны, при создании вторичных материалов с допустимыми механическими свойствами из смесей пластиков отпадает необходимость в первичной (на коммунальном уровне) и вторичной (на уровне утилизационного производства) сортировке бытового и промышленного мусора, что должно положительно сказаться на себестоимости переработки. С другой стороны, свойства получаемых материалов не очень-то хороши, т. к. полимеры, составляющие их основу (преимущественно ПЭ, ПП, ПЭТ, ПС и ПВХ), несовместимы между собой и образуют многокомпонентную систему с низким межфазным взаимодействием. Более того, присутствие загрязнителей — частиц бумаги, металла, красителей — приводит к дальнейшему ухудшению физико-механических свойств.
Практически во всех случаях свойства смеси оказываются намного хуже свойств каждого компонента по отдельности. Для достижения видимых успехов в утилизации многокомпонентных отходов необходимо вести переработку с максимально коротким циклом. Задача состоит в том, чтобы, с одной стороны, избежать лишних материальных затрат, а с другой — сократить время переработки, не давая возможности полимерам, входящим в состав материала, начать разрушаться. По этой причине необходимо выдерживать рабочую температуру низкой, даже несмотря на то, что определенные компоненты (например, ПЭТ) останутся в твердом состоянии и будут вести себя как инертные наполнители. Необходимо также выбирать им приложения, которые не требуют высоких механических свойств и не обладают значительными габаритами. Только так можно избежать серьезного влияния себестоимости переработки на конечную стоимость изделия, а также нивелировать невысокие механические свойства многокомпонентного полимера малыми размерами изделий, формируемых из него.
Оборудование
Различные виды оборудования для переработки полимерных отходов производятся во всех развитых индустриальных странах. Есть производители отдельных видов оборудования для «рециклинга» и в СНГ — например, ОАО «Кузполимермаш» (Россия), Барановичский станкостроительный завод (Беларусь).
Однако в комплексных решениях нет равных таким известным европейским фирмам, как Erema GmbH, Artoc Maschinenbau GesmbH, NGR GmbH, General Plastics GmbH (Австрия), Gamma Meccanica, Tria S. p. A. (Италия), Erlenbach GmbH, Sikoplast Maschinenbau, Heinrich Koch GmbH (Германия), ORWAK (Швеция). Сегодня эти компании активно выходят на российский рынок.
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на
Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на
Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий
Источник
