Оценка технологических свойств полимерной пыли ТПЭЭ на этапе подготовки отходов к переработке

Цель. Дробления полимерных отходов в процессе регенерации как основная стадия подготовки материала для дальнейшего использования сопровождается образованием мелких частиц полимерной пыли, которые не способны осаждаться под действием силы тяжести в приёмный бункер, а под действием центробежной силы выносятся из кривой движения газа в направлении стенки корпуса циклона и оседают в сборниках. Это приводит к накоплению значительного количества полимерных материалов, классифицируемых как отходы «Пыль полимерных материалов с фильтров» (код 578 002 00 11 00 4), и предполагает поиск путей дальнейшего использования.
Размер частиц полимерной пыли определяет объёмную плотность, сыпучесть и другие технологические характеристики на этапе подготовки отходов к переработке, а физико-химические свойства влияют на выбор оптимальных технологий, позволяющих эффективно перерабатывать отходы и получать полезные продукты.
Методы. В работе используется аналитический гравиметрический метод в основе измерения влажности, гигроскопичности, влагоёмкости, влагосодержания, физико-химические методы определения гранулометрического состава, температуры плавления, оценки химической стойкости.
Результаты. В работе проведена оценка фундаментальных свойств отходов полимерной пыли ТПЭЭ, изучены технологические свойства этих сыпучих материалов по гранулометрическому составу, величине влажности, сыпучести, удельному объему, насыпной плотности и рассчитаны характеристики второго порядка (косвенные показатели), такие как угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения. Исследована стойкость отходов к действию растворителей, кислот, щелочей и их смесей.
Заключение. Полученные характеристики предполагается использовать при разработке методов переработки и утилизации отходов полимерной пыли ТПЭЭ. 

1. Гайдадин А.Н., Навроцкий В.А., Степанов Г.В. Термопластичные эластомеры на основе полиамида-6 // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88, № 6. С. 945–951.

2. Получение и исследование свойств нанокомпозитных термопластичных эластомеров на основе изотактического полипропилена / Н.И. Курбанова, Н.А. Алимирзоева, А.М. Кулиев, Т.И. Мединцева, О.П. Кузнецова, Э.В. Прут // Перспективные материалы. 2017. № 2. С. 59–65.

3. Термопластичные эластомеры для замены резин / Г.Н. Петрова, Д.Н. Перфилова, В.И. Грязнов, Э.Я. Бейдер // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 302–308.

4. Segregated electrically conductive nanocomposites based on thermo-plastic elastomers and graphite / N.T. Kakhramanov, Kh.V. Allahverdiyeva, Yu.N. Gahramanli, F.A. Mustafaeyava, N.M. Sadikhov, G.S. Martynova // ChemChemTech. 2024. Vol. 67, no. 11. P. 122-137. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246711.7045.

5. Термопластичные эластомеры на основе атактического полипропилена / Т.И. Мединцева, Л.А. Ришина, С.С. Лалаян, Э.В. Прут // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2024. № 8. С. 10–17. https://doi.org/10.31044/1994-6260-2024-0-8-10-17.

6. Хакимуллин Ю.Н., Охотина Н.А. Термоэластопластичные материалы на основе блоксополимеров. Казань: Казан. нац. исслед. техн. ун-т, 2017. 84 c.

7. Кочергин Ю. С., Григоренко Т. И., Золотарева В. В. Релаксационные свойства композиционных материалов на основе смесей эпоксидных полимеров и термоэластопластов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2020. № 2. С. 85–95. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2020-5-2-85-95.

8. Зеленев Ю.В. Исследование взаимосвязи состава, строения, структуры и физических свойств блок-сополимеров на основе гибкои жесткоцепных компонентов // Пласт. массы. 2002. № 3. С. 11–18.

9. Вольфсон С.И. Влияние рецептурно-технологических параметров на молекулярную структуру динамически вулканизованных ТЭП // Каучук и резина. 2003. № 6. С. 16–17.

10. Canhui Lu, Xinxing Zhang, Mei Liang. Mechanochemical recycling and processing of waste crosslinked polymers: waste tire rubber and waste XLPE from cable scraps // The 5th ISFR. Chengdu, China, 2009. С. 148–155.

11. Recycling of EPDM waste. I. Effect of ground EPDM vulcanizate on properties of EPDM rubber / C. Jacob, P.P. De, A.K. Bhowmick, S.K. De // J. Appl. Polym. Sci. 2001. Vol. 82. Р. 3293– 3303.

12. Шрубок А.О., Хаппи Вако Б.Ж. Оценка степени кристалличности мелкодисперсных порошков вторичного полиэтилентерефталата методом ИК-спектроскопии // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2022. № 2(259). С. 41–48. https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-41-48.

13. Термодеформационные характеристики нанокомпозитов на основе полипропилена и термозолы бытовых отходов / Н.Т. Кахраманов, А.А.Г. Гасанова, Х.В.Г. Аллахвердиева, З.Н.Г. Гусейнова, Н.Б.Г. Арзуманова // Перспективные материалы. 2022. № 9. С. 56–63. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2022-9-56-63.

14. Диспергирование этиленпропилендиенового каучука в тальконаполненной композиции полипропилена / И.Г. Рыжикова, А.М. Волков, Н.А. Бауман, Ю.М. Казаков, С.И. Вольфсон, Е.В. Новикова // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18, № 6. С. 123–126.

15. Sánchez-Soto M. Influence of particle size on the powder bed homogeneity and mechanical properties in selective laser sintering processes // CRC Press. 2018. Vol. 11, no. 8. P. 73-80.

16. Carneiro O.S. Polymeric nanocomposites: processing, characterization, and modeling // CRC Press. 2017. Vol. 10, no. 6. P. 52-62.

17. Лесун А.Н., Скаскевич А.А., Кочерова В.А. Технологические особенности рециклинга промышленных отходов переработки политетрафторэтилена // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2016. Т. 6, № 2. С. 66–72.

18. Zhang J. Surface modification of nano-sized inorganic fillers for reinforcing polymer composites // Journal of Materials Science. 2014. Vol. 49, no. 2. P. 463-474.

19. Bikiaris D. Nanocomposites of polymers and inorganic particles: preparation, structure and properties // Progress in polymer science. 2011. Vol. 36, no. 7. P. 932-997.

20. Пугачева И.Н., Седых В.А., Никулин С.С. Применение вторичных полимерных материалов в качестве агентов межфазного сочетания в резиноволокнистых композитах // Каучук и резина. 2018. Т. 77, № 3. С. 192–195.

21. Ярцев В.П., Долженкова М.В., Петрова Н.В. Влияние наполнителей и нанодобавок на эксплуатационные свойства композитов на основе битума // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2014. Т. 20, № 4. С. 801-809.

22. Андрианова К.А., Амирова Л.М. Функционально-градиентные материалы: получение, свойства, применение (обзор) // Журнал прикладной химии. 2024. Т. 97, № 2. С. 92–113. https://doi.org/10.31857/S0044461824020014.

23. Пожидаева С.Д., Пожидаева В.В. Поиск оптимальных условий и отработка анализа изоцианатных групп в преполимерах // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2024. Т. 14, № 3. С. 191–205. https://doi.org/10.21869/2223-15282024-14-3-191-205.

24. Рачинский Ф.Ю., Рачинская М.Ф. Техника лабораторных работ. Ленинград: Химия, Ленингр. отд-ние, 1982. 432 с.

25. Пеклер В.В. Влагометрия сыпучих материалов: состояние и перспективы развития // Методы оценки соответствия. 2009. № 9. С. 15–17.

26. Ловкис З.В., Григель А.И. Параметры и фракционный состав сыпучих материалов // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2018. Т. 11, № 4(42). С. 94–103.

27. Влияние рH-среды на влагоемкость сополимеров на основе диметиламмоний хлорида / Р.С. Лукша, С.Т. Рашидова, И.М. Борисов, Е.В. Машкова // Фундаментальные и прикладные исследования: естественные науки: материалы Национальной научно-практической конференции молодых ученых и студентов. Уфа: Башкир. гос. пед. ун-т им. М. Акмуллы, 2021. С. 213– 217.

28. Павлихин Г.П., Львов В.А., Калугина О.Г. Оценка влагоемкости силикагеля для обеспечения безопасной эксплуатации пневматических систем // Безопасность в техносфере. 2014. Т. 3, № 6. С. 43-52. https://doi.org/10.12737/6635.

29. Фарзалиев Э.Ф., Филиппенко Н.Г., Чумбадзе Т.Т. Исследование гигроскопичности многокомпонентных полимерных материалов // Молодая наука Сибири. 2021. № 1(11). С. 471– 480.

30. Fairgrieve S. Degradation and stabilisation of aromatic polyesters. Shawbury: Smithers Rapra Publishing, 2009. 280 p.