THE EFFECT OF MOISTURE CONTENT OF PET WASTE ON THE PROPERTIES AND PROCESSING PROGRESS

ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ОТХОДОВ ПЭТФ НА СВОЙСТВА И ПЕРЕРАБОТКУ

Таврогинская М. Г., Тимошенко В. В., Институт механики металлополимерных систем имени В. А. Белого Национальной академии наук Беларуси, Гомель, Беларусь

При подготовке полимеров к переработке основной задачей является обеспечение требуемой влажности путем сушки или увлажнения, таблетирования, предварительного подогрева.
Влажность полимера зависит от температуры и влажности окружающей среды, поэтому необходимо тщательное хранение и выбор соответствующей упаковки.
После сушки влажность полимера должна быть ниже рекомендуемой перед загрузкой в нагревательный цилиндр перерабатывающего оборудования или пресс-форму. Сушку полимера следует заканчивать непосредственно перед переработкой.
Строгое нормирование содержания влаги в полимерах перед переработкой является одной из важнейших технологических задач.
Цель работы — поиск корреляции между влажностью отходов ПЭТФ и их физико-механическими показателями, оценка влияния влажности на эксплуатационные характеристики получаемого продукта.
ПЭТФ в твердом виде абсорбирует влагу из атмосферы до достижения равновесного значения, соответствующего условиям хранения. Влажность может достигать 0,4 мас. % для кристаллического полимера ПЭТФ. Максимальное качество продукта обеспечивается при влажности исходного сырья менее 0,01 мас. %. Это связано с быстрой гидролизацией полимера при температурах выше точки плавления, что приводит к уменьшению его молекулярного веса и изменению соответствующих физико-механических свойств. Гидролиз с очень низкой скоростью может начаться в твердой форме при температуре 150 °С. Поэтому граница устанавливается на максимальной температуре, пригодной для сушки ПЭТФ без протекания процесса чрезмерного понижения вязкости.
Скорость абсорбции зависит от времени, температуры, атмосферной влажности и состояния ПЭТФ. Аморфный ПЭТФ абсорбирует влагу намного быстрее и в большей степени (до 0,6 мас. %), чем кристаллический.
Процесс сушки является обратным процессу абсорбции влаги. Захватываемая влага диффундирует внутрь частиц ПЭТФ. В связи с этим требуется относительно длительная сушка даже при повышенных температурах. Размер частиц ПЭТФ оказывает значительное влияние на процесс вследствие того, что диффузия влаги на поверхность частицы в существенной степени определяет скорость сушки. Уменьшение размеров частиц, а следовательно, пути диффузии, способствует ускорению процесса. Важными факторами являются также влажность газа, температура и время.
Температура влияет не только на скорость диффузии влаги, но и на конкурирующие химические процессы, происходящие одновременно с сушкой, и, соответственно, на свойства материала. Возможно разложение продукта вследствие гидролитических и термических процессов. При температуре выше 150 °С с понижением вязкости скорость гидролиза увеличивается, и поскольку теплоперенос протекает быстрее, чем диффузия, слишком высокая температура на ранней стадии сушки может быть неблагоприятна.
Таким образом, сушка при температуре выше 150 °С может привести к термическому и термоокислительному разложению, в результате чего полимерная цепь разрушается с образованием ряда нежелательных полупродуктов (в том числе ацетальдегида) и соответствующей потерей свойств. Вследствие этого могут происходить физико-химические изменения, приводящие к кристаллической мутности преформ из-за потери вязкости и к повышенной желтизне от хромофоров, образующихся при разложении. Чтобы обеспечить влажность дробленых отходов ПЭТФ около 0,01 мас. %, сушка должна проводиться в области температур 130—140 °С в течение 4 часов. Увеличение времени сушки (более 5 часов) при температуре 130—140 °С приведет к излишней кристаллизации ПЭТФ, что потребует повышения температуры в экструдере для разрушения кристаллической структуры и станет причиной повышенной деструкции перерабатываемых отходов.
ПЭТФ является гигроскопичным веществом, причем скорость накопления влаги увеличивается с ростом температуры. Горячий сухой ПЭТФ может поглощать влагу со скоростью от 0,0015 мас. % до 0,0076 мас. % в минуту при контакте с воздухом окружающей среды, поэтому обращаться с сухим ПЭТФ следует при невысокой влажности воздуха. Это также надо учитывать при отборе проб и определении содержания остаточной влаги.
Вызывая гидролитическую деструкцию при температурах переработки, влажность влияет на стабильность свойств готовых изделий. Избыток влаги ослабляет внутри- и межмолекулярное взаимодействие; уменьшаются предел текучести, предел прочности, относительное удлинение при разрыве, диэлектрическая прочность и проницаемость, ухудшается прозрачность, затрудняется переработка. На поверхности деталей появляются разводы, волнистость, вздутие, пористость, трещины, отслоение поверхности.
Температура около 135 °С и время сушки не более 4 часов являются оптимальными. При этих условиях потеря свойств продукта будет минимальной.

Tavroginskaya M. G., Timoshenko V. V., A. V. Belyi Research Institute of Metal Polymer Mechanics, National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Belarus

The elevated moisture content of PET wastes during the recycling process may lead to their thermal and oxidative degradation, causing the deterioration of physical and mechanical properties. Therefore the pre-drying of material under certain conditions is strongly recommended. Special study has been undertaken to examine the effects of higher moisture content and material drying regime on the recycling process efficiency and PET properties.

Главная страница

Сведения об авторах

Таврогинская Марина Геннадьевна, науч. сотр., Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН Беларуси, ул. Кирова, 32А, Гомель, 246050, Беларусь. Тел. (232) 70-18-45, факс (232) 77-52-11. Е-mail
Тимошенко Вадим Васильевич, инженер, Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН Беларуси, ул. Кирова, 32А, Гомель, 246050, Беларусь, Тел. (232) 70-18-45, факс (232) 77-52-11. Е-mail

Последние изменения внесены 10.07.07