Исследования проводили для различных комбинаций ПЭТФ с ПЭВП и ПЭНП, подбирая пары таким образом, чтобы температура плавления ПЭТФ находилась в диапазоне температур переработки ПЭ с целью осуществить дальнейшую переработку композиции методом литья.
Объектами исследования являлись вторичный ПЭТФ (ТУ 6-05-1984 — 85), вторичный ПЭНП марки 15813-020 и смесь отходов кабельных полиэтиленов (СКП), которая обладает значительной величиной пластической деформации. Характеристика исходных материалов приведена в таблице 1
Высокая температура плавления ПЭТФ затрудняет его совместную переработку с полиэтиленом из-за опасности термодеструкции последнего. Были изучены композиции ПЭТФ и литьевого ПЭВП с различным содержанием компонентов. В таблице 2 для каждой из исследованных смесей приведены данные о температуре плавления, вязкости, текучести расплава и работе смешения, необходимой для получения гомогенной смеси. Таблица 1. Свойства исходных вторичных ПЭТФ и полиэтиленов | Показатели | Материал | | | ПЭТФ | ПЭВП | ПЭНП | СКП | | Температура плавления, °С | 243 | 127 | 119 | 146 | | ПТП, г/10 мин | 1,5-2,0 | 17-25 | 2,0-3,0 | 2,5-3,0 | | Разрушающее напряжение при разрыве, МПа | 134,5 | 17,0 | 9,1 | 16,2 | | Модуль упругости при растяжении, МПа | 6130 | 77,1 | 205,1 | 89,3 |
Таблица 2. Свойства смесей ПЭТФ с ПЭВП различного состава | Показатели | Содержание ПЭТФ в смесях (Мас. доля, %) | | | 10 | 20 | 30 | 40 | | Температура плавления, °С | 141 | 144 | 146 | 149 | | Вязкость расплава, Па×с х 10-3 | 5,8 | 7,1 | 8,8 | 10,2 | | ПТР, г/10 мин | 16-18 | 10-12 | 5-9 | 1,5-3 | | Работа смешения, кДж | 7,9 | 18,0 | 19,4 | 20,2 |
Как и следовало ожидать, с увеличением содержания ПЭТФ в смесях повышается температура плавления. ПТР (показатель текучести расплава) смесей значительно падает, а работа смешения растет, поэтому при получении смесей, предназначенных для переработки литьем под давлением содержание ПЭТФ не должно превышать 30 % (вес.).
Добавка СКП в смеси также заметно снижает их ПТР и затрудняет перемешивание. Так, в композицию ПЭТФ с ПЭВП с содержанием ПЭТФ 10 % (вес.) можно дополнительно ввести не более 35 % (вес.) СКП. Данные о показателях этих смесей приведены в табл. 3 Таблица 3. Свойства смесей ПЭВП с ПЭТФ (мас. доля, % 10) и СКП различного состава | Показатели | Содержание СКП в смесях (Мас. доля, %) | | | 10 | 15 | 30 | | Температура плавления, °С | 140 | 142 | 152 | | Вязкость расплава, Па×с х 10-3 | 6,3 | 6,8 | 12,8 | | ПТР, г/10 мин | 8-10 | 7-9 | 0,5-1,0 | | Работа смешения, кДж | 8,6 | 12,9 | 21,1 |
Свойства композиций ПЭТФ с ПЭВП и СКП даны в табл. 4. По сравнению с исходным ПЭВП, прочностные характеристики его композиций с содержанием ПЭТФ до 35 % (вес.) не хуже, а модуль упругости, т. е., жесткость материала возрастет более чем на порядок. Таблица 4. Свойства смесей ПЭТФ с ПЭВП и СКП | Свойства композиций | Содержание ПЭТФ в смесях (мас. доля, %) | Содержание СКП в смесях (%, вес.). Содержание ПЭТФ 10 % (вес.) | | | 10 | 20 | 35 | 20 | 25 | | Разрушающее напряжение при разрыве, МПа | 21,9 | 19,6 | 18,7 | 23,8 | 22,4 | | Относительное удлинение при разрыве, % | 4,8 | 2,6 | 2,0 | 8,1 | 6,2 | | Модуль упругости при растяжении, МПа | 3442,2 | 1566,5 | 1104,9 | 150,6 | 4503,3 |
Добавка СКП 20-25 % (мас. доля) не только улучшает прочностные характеристики получаемых композиций, но также повышает величину относительного удлинения при разрыве, что увеличивает стойкость материала к трещинообразованию.
Таким образом, смеси вторичных полиэтиленов и ПЭТФ можно применять в качестве конструкционных материалов для производства изделий методом литья под давлением, если содержание ПЭТФ в смесях не превышает 30 % (вес.). При введении ПЭТФ прочностные характеристики смесей по сравнению с исходным полиэтиленом не ухудшаются, а модуль упругости растет. Применение СКП как пластифицирующей добавки увеличивает стойкость композиций к растрескиванию.
Полученные на основе вторичного сырья конструкционные материалы не только не уступают, но по некоторым показателям могут и превосходить исходные, в том числе первичной переработки. Подробнее с текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка первичного и вторичного ПЭТФ можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок ПЭТФ в России»
|