CC BY
11
УДК 691.175.5/.8:553.973
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЗОЛЬНЫХ САПРОПЕЛЕЙ И ОТХОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА ВТОРИЧНОГО
Тамара Александровна Иванова, к. техн. н., д. с.-х. н., профессор
ФГБОУВПО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки Елена Дьердьевна Керечанина, к. с.-х. н., доцент
ФГБОУ ВПО «Великолукский филиал ПГУПС», г. Великие Луки, Россия
Создание полимерных материалов нового поколения с улучшенными эксплуатационными свойствами дает возможность повысить технический уровень различных промышленных производств. В настоящее время назрела настоятельная необходимость рационального и эффективного использования сырьевых ресурсов и отходов для нужд народного хозяйства. Во всем мире идет интенсивная работа по поиску новых минеральных наполнителей.
Ключевые слова: композиционные материалы; сапропели; вторичное эластомерное сырье; наполнители.
Известно, что полиэтилен является неполярным полимером и введение наполнителей обычного типа, таких как мел, тальк, каолин, слюда, не приводит к значительному улучшению физико-механических характеристик. Для улучшения адгезии полиэтилена к наполнителю используется аппретирование, но это удорожает производство и не всегда эффективно.
Проблема вторичного использования полимеров в последнее время приобрела особенно большое значение. Ее актуальность обусловлена быстрым снижением запасов полезных ископаемых, прежде всего, нефти и газа, из которых производятся пластики, удорожанием энер-
гии, загрязнением окружающей среды отходами, содержащими пластики.
Особенно большое значение имеют отходы производства пластиковых изделий в больших объемах. Как правило, они не требуют предварительной очистки, достаточно однородны по составу. Их размалывают, переплавляют и используют при изготовлении пластмассовых изделий. В последние годы расширяется сбор отходов полимеров в сельском хозяйстве, садоводстве, домашнем хозяйстве. Это пленки для теплиц, мешки из-под удобрений и пестицидов, упаковка для некоторых семян, ящики, бидоны и т.д. Среди пластиков, содержащихся в
отходах, преобладают полиэтилен, полипропилен, полистирол и поли-винилхлорид.
Остановимся более подробно на ряде основных результатов, подтверждающих исключительно важную роль утилизации вторичных полимерных отходов в процессе производства изделий, имеющих вполне удовлетворительные эксплуатационные характеристики, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве.
Объектами исследований являлись отходы потребления полиэтиленовой пленки (ПЭНП) сельскохозяйственного назначения ГОСТ 16338-77 марок 10803-020, 15803020, а также органические и минеральные наполнители - отходы различных производств.
В качестве органических наполнителей использовались: переработанный лигнин; вторичное эла-стомерное сырье - отходы потребления резинотехнических изделий; известковистый сапропель из озера Бор-Лазавское Великолукского района. В качестве минеральных наполнителей применялись: слюда (Мурманское месторождение); каолин, ракушечник (Молдавское месторождение); сланцевая зола и угольные сферы, содержащиеся в дымовых выбросах угольных теплостанций (Ленинградская область); фосфогипс
- побочный продукт производства фосфорной кислоты; оксиды железа
- побочные продукты, оседающие на
электрофильтрах металлургических комбинатов (г. Череповец).
Совмещение полиэтилена, бывшего в употреблении (ПЭВ), с порошкообразными наполнителями производилось вальцевым способом и на двухшнековом кулачково-дисковом экструдере фирмы Тру-зиома. Использованы методы: пла-стометрический, изотермического источника, рентгеноструктурного анализа, испытаний на прочность.
В таблице 1 приведены химические и физические свойства наполнителей, являющихся отходами различных производств.
Обобщая данные таблицы 2, можно заключить, что полученные на основе ПЭВ композиционные материалы характеризуются величиной относительного удлинения при разрыве от 30 до 360%, разрушающего напряжения при растяжении от 3 до 15 МПа, модулем упругости при растяжении от 108 до 500 МПа.
Таким образом, при наполнении ПЭВ лигнином, сланцами, каолином, угольными сферами, сапропелем получены дешевые композиции, обладающие достаточно высокими физико-механическими свойствами. Отметим, что на базе НПО «Пластполимер» (г. Санкт-Петербург) и опытного завода полимерных изделий (г. Москва) из полученных композиционных материалов были изготовлены образцы в виде жгутов, прутков, труб, лент.
Таблица 1 - Химические и физические свойства наполнителей
Вид, наименование Химический состав Форма частиц Дис-перс-ность, мкм Насыпная плотность, кг/м3 Плотность, кг/м3
Органические
Зола сухого лигнина СиО 32,8% MgO 6,0% Fe2Oз 16,5% SiO2, 49,5% Р2О5 1,5% волокнистая 100 200
Вторичное эласто-мерное сырье ПЭНП сельскохозяйственного назначения ГОСТ 16338-77 марок: 10803-020, 15803-20 200
Известковистый сапропель Р2О5 1,5% К2О 1,7% М, М0 2,3% М^ 7п 55% Са, Сг 35,5% 500 290
Минеральные
Слюда чешуйчатые
Фосфогипс CaSO4• 2Н2О 98,5% Р2О5 1,5% игольчатые 5 540 2850
Каолин А12О3 • SiO2 • 2Н2О чешуйчатые 2 2600 2600
Ракушечник SiO2 56% Fe2Oз + А12О3 36% К2О + ^2О 4% 1100 2800
Сланец, угольные микросферы SiO2 + АШ3 шаровые 140 730 670
Железо FeO, Fe2Oз, FeзO4 шаровые <5 4350
Таблица 2 - Физико-химические свойства композиционных материалов на основе ПЭВ
Материал Наполнитель Количество, Р, Р, Ер,
(размеры масс, % МПа % МПа
частиц - 5 мкм)
ПЭВ 8,0 150 140
ПЭВФГ - фосфогипс 10, 20, 50 10-8,2 110-70 500-150
10, 20, 50
ПЭВФГВ - 50 фосфогипс 50
с воском 20 10 250 450
ПЭВР ракушечник 10 2,5 40 350
ПЭВК каолин 50 5,5 40 330
ПЭВЛ - 3,10 лингин 3, 10 6-4 160-120 120-110
ПЭВС - 50 сланцевая зола 50 12 50 260
ПЭВСФ - 10, 30 угольные сферы 10, 20, 30 6,7-6,1 100-30 700-411
ПЭВСЛ слюда 50 15 30 350
ПЭВЭ - 20, 90 эластомерное сырье 20-90 4,0-3,0 360-180 120-75
ПЭВЖ - 10-40 оксиды железа 10, 20, 30, 40 9,4-8,4 200-40 730-448
ПЭВСап известковистый сапропель 20-50 9,0 150 108
Выпущены опытно-промышленные партии изделий технического назначения: трубы для каркасов теплиц и подпочвенного обогрева диаметром 25, 63 и 110 мм, устрой-
ства для виноградной лозы, которые успешно прошли лабораторные и натурные испытания в хозяйствах Молдавии.
Список литературы
1. Иванова Т.А. Базовые модели переработки полимерных и природных высокомолекулярных материалов / Т.А. Иванова, А.М. Воскресенский, Е.А. Кучинская. -СПб, Великие Луки, 2003. - 192 с.
2. Иванова Т.А. Химия окружающей среды и техника ее защиты / Т.А. Иванова. - Великие Луки, 1999. - 228 с.
3. Иванова Т.А. Минерализация са-пропелей в полевых условиях / Т.А. Иванова, Е.Д. Керечанина // Земледелие. -2009. - №1. - С.24-25.
4. Керечанина Е.Д. Минерализация сапропелей в лабораторных условиях / Е.Д. Керечанина, Т.А. Иванова // Земледелие. - 2011. - №5. - С.24-25.
E-mail: ivtamara2012@yandeх.ru
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д. 2, Великолукская ГСХА. Тел.: (81153)7-28-51
