06.02.2003 15:35
А.Г. Грузнов, А.Б. Блюменфельд
Пластические массы, 1990, ╧ 3, с. 64-66
При литье под давлением полиацеталя - термопласта СТД (сополимера триоксана и диоксолана) образуется большое количество отходов, например при изготовлении некоторых деталей для часов и автомобилей их масса составляет около половины массы перерабатываемого материала. Поэтому проблема вторичного использования отходов СТД весьма актуальна. Вторичная переработка отходов литья СТД достаточно широко распространена на предприятиях- потребителях СТД, однако она проводится обычно эмпирически, без учета качества вторичного СТД. Между тем в отличие от других полимеров, вторичная переработка которых не вызывает особых затруднений из-за из достаточной термостабильности, температурный интервал литья СТД, как и других полиацеталей, узок, на свойства полимера значительное влияние оказывают примеси, попадающие в него при измельчении литников. Кроме того, механодеструкция при измельчении и термическое воздействие при вторичной переработке могут вызвать изменение молекулярных характеристик, теплостойкости и физико-механических свойств материала, а также его поведения в условиях термостарения. Поскольку соответствующие сведения в литературе отсутствуют, представляло интерес исследовать процесс литья под давлением и свойства вторичного СТД.
Объектами исследования служили серийные партии термопласта СТД марок А и Д. Первичную переработку СТД с получением таких деталей, как червяки, шестерни, соединительные колодки, осуществляли с помощью литьевых машин "KuASy" в промышленных условиях. Литники и бракованные детали дробили с помощью измельчителей ИПР-150М и МПР-300. Вторичный СТД представлял собой сыпучий материал с частицами произвольной формы размером до 3-6 мм белого цвета с сероватым оттенком (исходный СТД - молочно-белые гранулы). Из вторичного СТД получали стандартные образцы для проведения испытаний в соответствии с ТУ 6-05-1543-79.
По физико-механическим свойствам вторичный СТД удовлетворяет требованиям ТУ (таблица). Незначительно изменяются прочностные показатели, в большей степени - относительное удлинение при разрыве. Измельчение, по видимому, из-за механодеструкции приводит к росту ПТР, т.е. к незначительному снижению молекулярной массы. Частичная деполимеризация в результате механодеструкции связана с увеличением содержания летучих во вторичном СТД. Заметно снижается термостабильность вторичного материала, не только сокращается продолжительность периода индукции, но и ускоряется реакция на стадии автоускорения.
Свойства СТД серийных партий и вторичного материала
Номер
образца ПТР,
г/10 мин Термоста-
бильность
(222 оС,
45 мин), % Содержание летучих,
% Ударная вязкость (образцы с надрезом)
кДж/м2 Предел текучести при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Температура размягчения при напряжении 1.85 МПа, оС
1 7.79 0.98 0.20 8.9 64.0 33 84
1* 8.09 1.15 0.26 8.6 62.2 24 84
2 7.85 0.75 0.20 8.3 64.1 34 81
2* 8.23 0.89 0.24 8.8 62.0 27 81
3 7.96 0.90 0.13 8.2 65.4 30 82
3* 8.06 0.92 0.18 7.8 64.0 21 82
Примечание. 1-3 - исходный СТД, 1*-3* - вторичный СТД
Полиацетали относятся к полимерам, деструкция которых имеет деполимеризационный характер*. При переработке недостаточно термостабильного полиацеталя выделяется значительное количество формальдегида, который усложняет процесс переработки и влияет на качество литья, например с термостабильностью прямо связаны усадка и внешний вид изделий. Уменьшение термостабильности вторичного материала может привести к сокращению небольшого (30 оС) температурного интервала переработки СТД.
Возможной причиной этого явления является улетучивание антиоксиданта при дезинтегрировании отходов литья. Для определения содержания антиоксиданта Агидол 2 (22-46) в СТД гранулы исходного термопласта и вторичного материала измельчали до порошка при температуре жидкого азота. Антиоксидант из СТД экстрагировали трехкратно хлороформом (с каждой новой порцией) с последующим упариванием экстракта в роторном испарителе. Количественный анализ осадка проводили жидкостной хроматографией с использованием силикагеля Силасорб 600 с размером частиц 10 мкм и элюента хлороформа с 3% этанола. УФ-детектирование осуществляли при длине волны 278 нм. Оказалось, что содержание антиоксиданта в исходном СТД равно 0.565%, а во вторичном материале - 0.530%, т.е. расходование антиоксиданта при первичной переработке СТД и дезинтегрировании отходов литья незначительно. При таком содержании антиоксидант эффективно ингибирует разложение первичного материала.
Более вероятной причиной падения термостабильности является загрязнение СТД при дроблении. Изменение цвета вторичного СТД (приобретение сероватого оттенка) сопровождается повышением его зольности до 0.056% (у исходного СТД зольность равна 0.023%), причем на этот показатель в основном влияет примесь железа. По-видимому, при измельчении происходит абразивный износ оборудования и частички металла попадают в полимер. Интенсивная промывка вторичного материала дистиллированной водой приводит к заметному осветлению вторичного СТД. По термостабильности промытый и высушенный вторичный СТД приближается к исходному материалу, например период индукции образца исходного СТД равен 102 мин, а вторичного материала на его основе до и после переработки - 81 и 100 мин соответственно.
В ходе ускоренного термостарения без нагрузки при 100 и 120 оС стандартных образцов установлено (рисунок), что прочностные показатели исходного и вторичного СТД меняются приблизительно одинаково. Однако различие относительного удлинения при разрыве (особенно при повышенной температуре) увеличивается настолько, что за сравнительно короткое время этот показатель вторичного материала становится меньше указанного в ТУ.
Зависимость разрушающего напряжения при растяжении, ударной вязкости (образцы с надрезом) и относительного удлинения при разрыве термопласта СТД при термостарении серийной партии (1, 2) и вторичного материала на ее основе (3, 4) при 100 (1, 3) и 120 оС (2, 4).
Полученные результаты показывают, что вторичный СТД не является полным аналогом исходного материала. Загрязнение и механодеструкция полимера при измельчении приводят к снижению технологических и эксплуатационных свойств СТД, что необходимо учитывать при его использовании. По-видимому, более перспективно смешение вторичного и исходного материалов. Дополнительное введение стабилизаторов включая дезактиваторы металлов, мало сказывается на термостабильности вторичного СТД (неотмытого), хотя применение в производстве СТД более эффективных антиоксидантов, чем антиоксидант Агидол 2 (например, Ирганокса 259), повышает качество вторичного термопласта СТД.
Авторы благодарят В.Г. Шувалова, Л.М. Жиц и И.Г. Кузнецову за помощь в работе.
* Thermal Stability of Polymers. Edit. R. Coheby. Marcell Dekker, N.-Y., 1970, v.1, p. 413.
Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы использования
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.