Введение к работе
Актуальность темы. Внедрение полимерных материалов на основе высокомолекулярных соединений во все отрасли народного хозяйства, создало проблему утилизации и вторичного использования полимерных отходов.
В настоящее время проблема использования отходов полимеров актуальна, как с экологической точки зрения, так и экономической. Особое внимание следует уделить переработке сшитых эластомеров, так как их количество в обшей массе полимерных отходов составляет большую часть, а способы их переработки и утилизации до сих пор не позволяют полностью обеспечить их использование в промышленности.
Основные способы вторичной переработки пластмасс и эластомеров сводятся к сортировке, очистке, измельчению, частичной или полной деструкции отходов.
Измельчение полимеров производится при пониженных и обычных температурах па различных устройствах. По нашему мнению наиболее эффективно высокоскоростное измельчение с одновременным смешением голучаемой крошки с модифицирующими агентами.
Регенерация крошки сшитых полимеров может проводится в присутствии активаторов деструкции: нафтеновых масел, таллового пека, эмульгаторов и нсфтеполимсрных смол, водных растворов щелочей, ПАВ и др. Получаемый регенерат является частичной заменой исходного полимера в композициях различного назначения, однако целесообразнее использовать измельченные сшитые полимеры и эластомеры непосредственно в полимерных композициях.
Повышение качественных показателей композитов достигается смешением крошки с отходами синтетического каучука, блоксополимерами бутадиена со стиролом и с целевыми добавками. Наиболее эффективным способом улучшения качества измельченных полимерных отходов, а следовательно и сіюйств композиций на их основе являемся модификация полимерной крошки олигомерами с эпоксидными группами; производными нитрозоароматических аминов; эпоксидированным полибутадиеном, продуктами реакции третичного амина с алифатическими или ароматическими гидроксидамн и другими агентами.
Для улучшения физико-механических показателей вулканнзатов, содержащих регенерат или резиновую крошку в них вводят кордные отходы или активированный липши. Несмотря на большое количество разработок по созданию композиций, содержащих отходы полимеров проблема полностью не решена, а конкретных рекомендаций по практическому использованию сшитых полимеров нет.
Цель работы. Учитывая многообразие способов вторичного нспол'.зоваиня полимеров и эластомеров необходимо выбрать наиболее важные аспекты их переработки, влияющие на качество готовых композиций. На наш взгляд наиболее перспективными являются следующие направления в переработке полимерных отходов и создании композиций:
разработка рецептур прессовых смесей, изготовляемых из модифицированных полимеров и эластомеров путем измельчения в скоростном измельчителе в присутствии реакционноспособных агентов;
разработка рецептур композиций, содержащих измельченные отходы полимеров и сшитых эластомеров, модифицированные растворами низкомолекулярных полимерии.
Модификация сшитых эластомеров растворами, содержащими реакционноспособные агенты с функциональными группами;
разработка новых конструкций аппаратов для измельчения полимерных , эластомерных и композиционных материалов. Изучение закономерностей процесса измельчения, распушки и классификации полимерных, волокнисто-полимерных и эластомерных композиционных материалов;
разработка режимоь измельчения в скоростных измельчителях с одновременным смешением и модификацией полимерных, эластомерных и других отходов для изготовления композиционных материалов;
разработка технических регламентов на изготовление композиционных материалов различного казначеи::*, содержащих ьторнчно гепользуемые полимерные и эластсмер-ные отходы.
Научная новизна. Впервые проведена модификация полимерных отходов в процессе переработки в высокоскоростном измельчителе реакционноспособными ингредиентами с образованием композиций, способных перерабатываться на штатном оборудовании (положіпельное решение на выдачу патента РФ по заявке № 97100990 от і 8.02.1998).
Предложен способ модификации полимерных и эластомерных отходов растворами шикомолскулярных каучуков, а также растворами исходных полимерных композиции (патент РФ № 2086574).
Установлены основные закономерности процесса модификации при получении композиций с высоким содержанием измельченных отходов.
Разработана конструкция высокоскоростного измельчителя с осциллирующим движением ротора для измельчения полимерных и эластомерных материалов, распушки твердоволокнистых, бумажных и других отходов (патент РФ № 2079997 ).
Предложена новая конструкция аппарата для сепарации измельченных композиционных эластомерных отходов.(патент РФ № 2071844).
Предложена конструкция мельницы для предварительного измельчения и сушки влажных резинокордных отходов (патент РФ № 2051490).
Практическая ценность. Разработана технология обработки полимерной крошки и эластомерных изделий с помощью поверхностной диффузионной модификации.
На основании выполненных исследований разработаны рабочие чертежи высокоскоростного измельчителя и классификатора измельченных твердоволокнистых отходов. Изготовлены лабораторные и промышленные образцы аппаратов. Промышленные образцы установлены на Волжском регенератно шино-ремонтном заводе в линии переработки изношенных шин.
Разработаны технические условия и технологические ре > аменты получения плиток и рулонного материала на основе отходов термопластов, резинокордных отходов, отходов деревообработки и растениеводства.
Разработана конструкция и технология изготовления аудиторной доски с полимерным покрытием на основе отходов ПВХ-пластиката (патент РФ № 2076509).
Апробация работы. Основные материалы, представленные в диссертационной работе докладывались и обсуждались на Международной конференции по проблемам экологии Волжского региона (Волгоград, 1994); 2ой Региональной конференции по проблемам хи:.пш ч химической технологии (Тамбов, 1994); 3й Межреспубликанский кии-
ференции по процессам и оборудованию экологических производств (Волгоград. 1994); 1" Украинской НТК-резннщиков по проблемам повышения работоспособности и эффективности производства шин и резиновых изделий (Днепропетровск, 1995); Международной конференции по проблемам интеграции высшей школы, науки и производства (Днепропетровск,1996); 4й Российской научно-практической конференции по сырью и материалам резиновой промышленности (Москва, 1997).
Публикации, Материалы диссертации опубликованы в 13 статьях и тезисах докладов научно-технических конференций. Защищены 5 патентами Российской Федерации. Получено 1 положительное решение на выдачу патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введення, литературного обзора, экспериментальной части и обсуждения результатов исследований, выводов и приложения. Основная часть диссертации изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы и 14 рисунков. Библиография включает 223 наименования.