Морозостойкая полимерная композиция на основе

вторичного полипропилена для изготовления

пластиковых мусорных контейнеров
Каждый человек практически ежедневно пользуется контейнером для мусора. Сложно представить, что бы было, если бы в один прекрасный день мусорные контейнеры, расположенные недалеко от Вашего дома или работы исчезли... Улицы превратились бы в свалку бытовых и промышленных отходов с огромными зловонными кучами мусора. Офисы, больницы, школы и детские сады утонули бы в мусорных реках. Именно поэтому вывоз ТБО (твердых бытовых отходов) так важен. Современные мусорные контейнеры просто необходимы для решения этой проблемы, так как они удобны и просты в использовании, имеют достаточно большую вместительность и прекрасно сочетаются с общим видом прилегающих дворовых и других территорий. Преимущества использования пластиковых контейнеров очевидны. Во- первых, пластиковые мусорные контейнеры долговечны в отличие от металлических аналогов. Срок использования таких контейнеров может достигать 15 лет. Во-вторых, пластиковые мусорные контейнеры не требуют периодической покраски, не боятся повышенной влажности и даже морозов. В-третьих, широкий модельный ряд позволяет удовлетворить потребности широкого круга потребителей: как физических лиц, которые приобретают контейнеры для домашнего использования, так и крупных промышленных предприятий, которые нуждаются в крупногабаритных резервуарах. В- четвертых, мусорные контейнеры обладают неоспоримым преимуществом по внешнему виду и эстетическим показателям. Достаточно простая, но с тем даже в некоторой степени элегантная форма, богатая палитра цветовых решений, аккуратность и компактность даже тех контейнеров, объем которых превышает 1100 литров. В-пятых, пластиковые мусорные контейнеры не подвержены коррозии, а значит, через год-два активной эксплуатации не дадут течь, что чревато не самыми лучшими последствиями и вообще скорой
потребностью утилизации самого контейнера. Шестым аргументом в пользу пластиковых мусорных контейнеров является их легкость. Согласитесь, транспортировать или хотя бы просто передвигать груженый контейнер уже является сомнительным удовольствием, а если вдобавок ко всему он сам весит немало. Далее в списке неоспоримых преимуществ числится наличие колесиков и специальных подложек для удобного транспортирования. Конечно, можно апеллировать к тому, что некоторые железные и даже деревянные контейнеры также оснащены колесами. Однако заметим, что подобный элемент комфорта характерен только для тяжеловесных баков, которые в груженном виде человек не в состоянии поднять в принципе. А пластиковые мусорные контейнеры имеют транспортировочные колеса даже на не очень больших резервуарах. Восьмой пункт это удобные защитные крышки и люки на пластиковые мусорные контейнеры и урны для мусора, которые с одной стороны позволяют создать некую защиту, а с другой – выполняют эстетическую функцию, лишая человека «удовольствия» наблюдать за содержимым бака. Мы предлагаем рассмотреть производство морозостойких мусорных контейнеров на основе вторичного полипропилена. Полипропилен (ПП) – это термопластичный полимер пропилена (пропена). Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера-Натта (смесь TiCl 4 и AlС1 3 ) по следующей реакции: nCH 2 =CH(CH 3 ) → [-CH 2 -CH(CH 3 )-] n Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.
Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 400-500 кг/м³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным. По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры могут характеризоваться разной степенью совершенства пространственной регулярности. Стереоизомеры полипропилена существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления- около 80°С, плотностью- 850 кг/м 3 , хорошей растворимостью в диэтиловом эфире. Изотактический полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, а именно: он обладает высоким модулем упругости, большей плотностью- 910 кг/м 3 , высокой температурой плавления- 165-170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Стереоблокполимер полипропилена при исследовании с помощью рентгеновских лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактических фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решетке. В отличие от полиэтилена полипропилен менее плотный (плотность 910 кг/м 3 , что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при 140 C, температура плавления 175°C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов). Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение
показателей механических свойств. При высоких скоростях растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его предела текучести при растяжении. Полипропилен химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители- хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58% серная кислота и 30% перекись водорода при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с этими реагентами при 60 C и выше приводит к деструкции полипропилена. В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. Выше 100 C он растворяется в ароматических углеводородах, таких, как бензол, толуол. Основные способы переработки − формование методами экст рузии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье под давлением. Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол». Полипропилен с повышенной морозостойкостью (МПП) выпускают на основе полипропилена с добавками различных количеств полиизобутилена, а также бутилкаучука или этиленпропиленового каучука. Как повысить морозостойкость полипропилена? Склонность полимеров к растрескиванию при деформациях ниже температуры хрупкости объясняется нарастанием в образце напряжений вследствие заторможенности процессов в макромолекулярных цепях, приводящих к релаксации напряжений. Химическое строение, а также физическое состояние полимерного материала может существенно сказываться на показателях морозостойкости
материалов. Ярким примером служит полипропилен, имеющий три основных типа молекулярного строения: изотактический, синдиотактический и атактический, которые существенно различаются по механическим (в том числе и морозостойкости), физическим и химическим свойствам. Типы модификации полимеров, то есть направленное изменение физико- химических или химических свойств, можно разделить на три группы:— структурное модифицирование: изменение физико-механических свойств полимера без изменения его химического состава и его молекулярной массы, то есть изменение надмолекулярной структуры полимера; - модифицирование, осуществляемое введением в полимер способных взаимодействовать с ним веществ, в том числе и высокомолекулярных; - химическое модифицирование - воздействие на полимер химических или физических агентов, сопровождающееся изменением химического состава полимера и его молекулярной массы, а также введении на стадии синтеза небольшого количества вещества, вступающего с основным мономером в сополимеризацию или сополиконденсацию. Основными путями повышения морозостойкости аморфных полимеров является пластификация низкомолекулярными и полимерными пластификаторами, а кристаллических - сополимеризация и модификация, то есть изменение свойств полимеров путем химического взаимодействия их с низкомолекулярными модификаторами. Пластификация полимеров распространенный процесс, используемый для придания материалам водостойкости, морозостойкости, ударной прочности, огнестойкости и других свойств. Наилучшими пластификаторами для повышения морозостойкости полимерных композитов считаются эфиры алифатических дикарбоновых кислот (азелаиновой, адипиновой, себациновой), промежуточное положение занимают эфиры ортофталевой кислоты. Наименьшую морозостойкость придают полимерам арильные производные ортофосфорной кислоты и полиэфирные пластификаторы.
Однако не только строение и состав кислотной составляющей определяют эффективность пластифицирующего действия. На морозостойкость пластифицированного полимера существенно влияет длина цепи спирта в молекуле пластификатора при условии его совместимости с полимером: чем длиннее метиленовая цепь спирта, тем выше эффективность действия пластификатора. Морозостойкость полимеров существенно зависит от содержания пластификаторов. Количество морозостойкого пластификатора в композиции определяется необходимой степенью эластичности, которой должен обладать пластифицированный материал при низких температурах. Следует отметить, что низкая температура замерзания пластификатора часто не влияет на морозостойкость полимера. Наполнители и пигменты, как правило, снижают морозостойкость полимеров и требуют введения дополнительного количества пластификатора, тогда как ориентация пластифицированного полимера способствует повышению морозостойкости. Наибольший эффект от пластифицирования достигается применением смесей пластификаторов. Основным направлением в развитии данной области модификации является синтез новых нелетучих и совместимых с полимером пластификаторов. При физической модификации в основу полимера или резины вводятся порошкообразные наполнители, которые в процессе вулканизации или спекания воздействуют на надмолекулярную структуру материала. В результате этого происходит изменение его свойств. В зависимости от характеристик наполнителей, химического состава, дисперсности, формы, твердости и других показателей, а также их концентрации, можно получить самые разные свойства материала. К примеру, введение рубленого стекловолокна в термопласты (до 30 %) способствует снижению теплозависимости, причем не только при нагревании, но и при температурах до -60°С. В качестве специальных добавок при модификации термопластов зачастую используют синтетические каучуки. К примеру, морозостойкие композиции на основе ПП, представляют
собой смеси полипропилена с тальком, каучуком и термостабилизаторами, что обеспечивает сохранение свойств полимерных изделий при очень низких температурах. Еще одним из способов получения новых материалов с высокой морозостойкостью является химическое модифицирование, то есть воздействие на полимер химических или физических агентов, сопровождающееся изменением химического состава полимера и его молекулярной массы, а также введение на стадии синтеза небольшого количества вещества, вступающего с основным мономером в сополимеризацию или сополиконденсацию. Химическим модифицированием являются, например, вулканизация каучуков, отверждение пластмасс, получение привитых и блоксополимеров. Конечной целью химического конструирования полимеров является формулирование условий для получения материалов с заранее заданными свойствами. Решение этой задачи связано с проблемой установления взаимосвязи между строением мономеров, условиями синтеза, структурой полимера и его свойствами. Мономеры, из которых изготавливаются сополимеры, могут быть по-разному скомбинированы в полимерной цепи. Наиболее вероятные способы расположения мономеров: - чередующийся (A-B) n ; - периодический (A-B-A) n ; - статистический (A-A-B-A-A-A-B-BA-B); - блоксополимер (A) n -(B) m ; - привитой (A-A-A-A-A-A-A-A-A-A). Широкие возможности для модификации полимеров заложены в прививочной сополимеризации - реакции, также принадлежащей к группе реакций химических превращений. Прививочная сополимеризация обычно осуществляется прививкой боковых цепей из какого-либо мономера к готовому полимеру путем реакций присоединения и замещения - данный вид модификации на данный момент является одним из перспективных методов.
При использовании этого метода модифицирования полимеров удается в одну стадию получать полимерные материалы, в которых все компоненты, в том числе и плохо совместимые с полимером, связаны с его макромолекулами прочными ковалентными связями. Это предотвращает выделение («выпотевание») компонентов на поверхность полимеров при их переработке и эксплуатации. Модификация этилен-пропиленовых эластомеров фторполимерами позволяет получать материалы, обладающие повышенной морозостойкостью. Замещение атомов водорода на фтор в полимерной молекуле позволяет получать материалы с высокой морозостойкостью, а также повышенной химической стойкостью, отличными механическими и диэлектрическими свойствами низким коэффициентом т р е н и я. Модифицированные полимеры могут применяться как добавки для увеличения морозостойкости базовых полимеров, к примеру, блоксополимер ПП и линейного полиэтилена с привитым малеиновым ангидридом используется для увеличения морозостойкости полипропилена; При необходимости усилить морозостойкость полимерных материалов зачастую используют комплекс мер, то есть совместное применение пластификаторов и модификаторов, или сополимеризацию с последующей пластификацией сополимеров. Развитие техники постоянно повышает планку технических требований по морозостойкости, предъявляемых к существующим полимерным материалам и способам их модификации, и несомненное достоинство пластиков заключается в их огромном ресурсном потенциале. Для изготовления мусорных контейнеров мы предлагаем использовать вторичный полипропилен, таким образом, решая проблему утилизации промышленных отходов полипропилена.