CC BY
0УДК 66.022.38
Назаров Е.В.
студент магистратуры Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых (г. Владимир, Россия)
ПОДХОДЫ К СОВМЕЩЕНИЮ ПВХ И БЕЗГАЛОГЕНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ПРИ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ КАБЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Аннотация: в работе рассматривается проблема переработки дробленых отходов оболочки кабеля, содержащих ПВХ и безгалогенный компаунд. Эти материалы практически невозможно разделить, а совместно эти материалы не перерабатываются. Вторичная переработка данных отходов, во-первых, смогла бы решить экологическую проблему, во-вторых, позволила бы получать более дешевое сырье для оболочки кабеля. Решением проблемы является совмещение ПВХ и кабельных безгалогенных композиций, которые по своей природе являются малосовместимыми. В статье рассматриваются различные подходы совмещения данных полимеров.
Ключевые слова: поливинилхлорид, полиолефины, безгалогенный компаунд, блок-сополимер, компатибилизатор.
В настоящее время производится огромное количество кабельной продукции. Существует множество различных марок кабелей и проводов, оболочка которых изготавливается из нескольких видов кабельных композиций из различных видов пластика.
После эксплуатации кабелей образуется большой объем отходов. Возникает острая необходимость данные отходы либо перерабатывать и вовлекать во вторичное производство, либо утилизировать без нанесения ущерба окружающей среде, что сделать крайне сложно.
1695
На сегодняшний день существует множество предприятий, которые методом шредирования, дробления и дальнейшего прохождения дробленного кабеля через различные металлосепараторы отделяют металлы, такие как медь и алюминий от кабельной оболочки. Ежедневно в качестве отходов этих производств образуется сотни тонн дробленной оболочки кабеля. Эти дробленые отходы включают в себя различные материалы, отличающиеся по своей природе, характеристикам и химическим свойствам. Многие из этих материалов перерабатываются как вторичное сырье по отдельности. Следует отметить, что в составе дробленых отходов оболочки кабеля большую долю, примерно 80%, составляет ПВХ и безгалогенный компаунд. Эти два материала имеют сходные температуры плавления, плотность и твердость, поэтому разделить их практически невозможно, а совместно эти материалы не перерабатываются. По этой причине тысячи тонн дробленых отходов кабельной оболочки копятся, загрязняя окружающую среду. Вместе с тем, вторичная переработка данных отходов не только смогла бы решить экологическую проблему, но позволила бы получать более дешевое сырье для оболочки кабеля.
Таким образом, с одной стороны существует острая необходимость вторичной переработки ПВХ и безгалогенного компаунда, с другой не описан надежный способ их совмещения.
В данной статье сделана попытка рассмотреть существующие на сегодняшний день подходы к решению данной проблемы.
Следует отметить, что полимеры, имеющие сходную структуру или близкие по значениям полярности имеют большую склонность к образованию совместимых смесей и наоборот, большое различие в полярности приводит к несовместимости полимеров.
Несмотря на то, что по своим свойствам поливинилхлорид является уникальным полимером с практически неограниченной возможностью его модификации и переработки в широкий ассортимент материалов и изделий, он полностью несовместим с полиолефинами.
1696
Отмечается, что при переработке смесей, содержащих даже незначительное количество примесей полиолефинов в ПВХ-композиции, проявляется нестабильность течения расплава. Как результат, изделие, полученное таким способом, имеет множество явных и скрытых дефектов.
В качестве совместителей поливинилхлорида (ПВХ) с полиэтиленом (ПЭ) больше всего подходят полимеры, имеющие сродство как с ПВХ, так и с ПЭ [1].
Одним из решений является использование блок-сополимера. Оно основывается на том, что сочетание в блок-сополимере свойств гомополимеров проявляется в термомеханических свойствах и температурах переходов блок-сополимеров, состоящих из несовместимых или ограниченно совместимых друг с другом полимерных блоков. Пример использования специального блок-сополимера для совмещения ПВХ с полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП) приведен в работе таких исследователей, как Крез Э., Бринке Г., Хадзиоанну Г. [2]. Ими было отмечено, что введение 1% сегментированного бутадиен-стирол-со-акрилонитрил-бутадиен блок-сополимера, содержащего 20% акрилонитрила, в смесь ПВХ/ПЭВП (90/10) приводит к значительному росту прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве, а также к улучшению морфологии данной смеси полимеров.
В своей статье Крез Э., Бринке Г., Хадзиоанну Г. отмечают зависимость физико-механических характеристик совмещенной смеси от содержания стирол-акрилонитриловых звеньев в макроцепи полимера-совместителя. Они установили, что чем выше содержание звеньев стирол-акрилонитрила, тем выше показатель прочности готового изделия при растяжении и выше относительное удлинение при разрыве, из чего авторы статьи делают вывод, что совместимость увеличивается за счет возникновения взаимодействия полиэтилена с акрилонитрилом.
Исследовательская группа в составе Квиг-Йе З., Банг-Хуа З., Моу-Дао С., Бинг-Лин Х. университета Нанкаи, представила результаты по совмещению смеси ПВХ с линейным полиэтиленом высокой плотности (ЛПЭНП) при
1697
помощи блок-сополимера гидрированного полибутадиена с полиметилметакрилатом. Степень совместимости ПВХ с ПЭ оценивалась по изменению физико-механических свойств. Чем выше степень совместимости двух полимеров, тем выше физико-механические свойства готовых изделий. Исследователями было отмечено, что одним из ограничений при совмещении полимеров является количество активных сегментов полимера-совместителя, взаимодействующих с совмещаемыми полимерами [3].
Влияние низкомолекулярных соединений рассмотрено в работе Фрэнсиса Дж., Джорджа К.Э., Джозефа Р. В статье авторы рассматривают эффект введения в смесь ПВХ с линейным полиэтиленом высокой плотности (ЛПЭВП) акриловой кислоты, малеинового ангидрида в присутствии фенольной смолы и р-фенилен диамина. Они считают оптимальным соотношением ПВХ/ЛПЭНП 20/80 и отмечают значительный рост вязкости данной композиции, из чего делают вывод о том, что в присутствии вышеперечисленных добавок-компатибилизаторов образуются межмолекулярные сшивки между поливинилхлоридом и полиэтиленом. Отмечается также улучшение физико-механических характеристик данной смеси [4].
Таким образом, выделяется несколько подходов к компатибилизации. Одним из таких подходов считается введение в систему графт- или блок-сополимера, совместимого с каждым из полимеров в смеси [5]. Также рассматривается возможность введения в смесь реакционного полимера, например, малеинизированного полиолефина [6]. Еще одним из подходов является введение низкомолекулярных реакционноспособных соединений (ангидриды, пероксиды и т.д.).
В литературе встречаются и другие способы совмещения полимеров, такие как совмещение под действием сдвиговых усилий, путем введения в систему мономеров или при помощи предварительной обработки несовместимых компонентов коронным разрядом. Но эти и другие методы являются достаточно сложными и дорогостоящими, поэтому редко находят применение.
1698
В качестве вывода можно отметить, что на сегодняшний день рассматривается несколько решений соединения принятых считаться несовместимыми полимеров таких, как ПВХ и полиолефины.
На перспективу остается задача - подбор надежного совместителя для имеющих разную полярность и не совмещающихся в обычных условиях ПВХ и безгалогеновых композиций, а также разработка рецептуры для получения новой композиции для оболочки кабелей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Eastwood E.A., Dadmun M.D. Compatibilization of poly(vinyl chloride) and polyolefi n elastomer blends with multiblock/blocky chlorinated polyethylenes // Polymer. 2002. № 43. P. 6707 - 6717;
2. Kroeze E., Brinke G., Hadziioannou G. Compatibilization of blends of low density polyethylene and poly(vinyl chloride) by segmented EB(SAN-block-EB)n block copolymers // Polymer. 1997. № 38. P. 379 - 389;
3. Quig-Ye Z., Bang-Hua Z., Mou-Dao S., Bing-Lin H. Compatibiliz Eff ect of Poly(Hydrogenated Butadiene-Methyl Methacrylate) copolymer for PVC/LLDPE blends // Eur. Polym. J. 1996. № 32. P. 1145 -1150;
4. Francis J., George K.E., Joseph R. Chemical modifi cation of blends of poly (vinyl chloride) with linear low density polyethylene // Eur. Polym. J. 1992. № 28. P. 1289 - 1293;
5. Koning C., Van Duin M., Pagnoulle C., Jerome R. Strategies for compatibilization of polymer blends // Progress in Polymer Science. 1998. № 23. P. 707 - 757;
6. Кулезнев В.Н. Смеси и сплавы полимеров / В.Н. Кулезнев. - СПб.: Научные основы и технологии, 2003. - 214 с
1699
Nazarov E.V.
Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletovs (Vladimir, Russia)
APPROACHES TO COMBINING PVC AND HALOGEN-FRCOMPOSITIONS IN SECONDARY RECYCLING CABLE PRODUCTION WASTE
Abstract: the work examines the problem of processing crushed cable sheath waste containing PVC and halogen-free compound. These materials are almost impossible to separate, and these materials cannot be processed together. Recycling this waste, firstly, could solve the environmental problem, and secondly, it would make it possible to obtain cheaper raw materials for cable sheathing. The solution to the problem is to combine PVC and halogen-free cable compositions, which by their nature are incompatible. The article discusses various approaches to combining these polymers.
Keywords: polyvinyl chloride, polyolefins, halogen-free compound, block copolymer, compatibilizer.
1700
