Использование отходов реактопластов

При изготовлении изделий из реактопластов образуется значительное количество технологических отходов (до 20 %). Рассмотренными выше способами переработать такие отходы нельзя, поскольку отличие реактопластов от термопластов заключается п образовавшейся в процессе сшивания макромолекул трехмерной сетки, препятствующей переходу полимера в расплав при нагревании (или в раствор при растворении).

Однако реактопласты содержат небольшое количество несшитого полимера, что позволяет использовать измельченные отходы в качестве активного наполнителя, благодаря чему их можно »водить в качестве добавок к основному сырью и в другие композиции.

Отходы реактопластов перерабатывают только там, где они образуются. Их собирают, измельчают и фракционируют.

Вторичное использование термореактивных пластмасс су­щественно отличается от технологии применения отходов гермопластов. Различие начинается уже на стадии измельчения отходов.

Отходы фенольных пресс-материалов с коротковолокнистыми или минеральными дисперсными наполнителями в виде заусенцев отформованных изделий, некондиционных таблеток, бракованных изделий и стружки измельчают на дробилках различного типа. Гип измельчающего оборудования в значительной степени определяет дисперсность получаемого продукта. Применение вибрационных мельниц позволяет получать частицы размером до Ш-80 мкм, что дает возможность при изготовлении неответствен­ных деталей доводить содержание вторичных материалов в пресспорошках до 20 %.

Измельченные отходы реактопластов нельзя использовать в качестве самостоятельного сырья, так как при изготовлении первичных деталей при нагревании до 150—200 °С связующие, входящие в их состав, перешли в неплавкое и нерастворимое состояние.

Технология переработки отходов реактопластов, например, фенольных пресс-порошков включает следующие стадии:

• подготовку и сортировку сырья;
• дробление и измельчение некондиционных таблеток,
• заусенцев и бракованных изделий;
• смешение первичных пресс-порошков с 10—20 % измельченных отходов.

Собранные в цехе заусенцы и брак в бумажных крафт-мешках или другой удобной технологической таре направляются в отделение вторичных пресс-порошков, где сортируются. Сор­тировку выполняют с целью очистки последних от посторонних примесей.

Малогабаритные изделия легко измельчаются в стандартных молотковых и зубчатых дробилках. Крупногабаритные изделия предварительно дробят в валковых дробилках. После предвари тельного дробления отходы измельчают в вибрационных мельницах, в загрузочном люке которых вмонтирован сильный магнит для удаления из измельчаемой массы случайно попавших туда металлических предметов. Измельченный материал клас­сифицируют по крупности на ситах или других классификаторах, откуда крупный возвращается на доизмельчение, а мелкий поступает в смеситель, где смешивается в заданных пропорциях с первичным пресс-порошком. Из смесителя готовая смесь выг­ружается в бумажные крафт-мешки и подается на переработку.

В состав оборудования, используемого для изготовления вторичных фенольных пресс-порошков, входят: вибромельница с бункером, вентилятор, циклон и смеситель.

Вторичные фенольные пресс-порошки не могут быть использованы для получения тех же изделий, которые изготавливаются из первичных, вследствие снижения физико-механических свойств изделий и ухудшения внешнего вида.

Особую сложность представляют отходы стеклопластиков, которые состоят из реактопластов и непрерывного стеклянного наполнителя в виде нитей или текстильной основы. Стеклянный наполнитель, являясь чрезвычайно прочным, для своего раз­рушения требует значительных затрат энергии. К тому же его частицы обладают высокой абразивностью, что приводит к быстрому износу ударных органов измельчающего оборудования.

Для измельчения отходов стеклопластиков используются дезинтеграторы специальной конструкции, основным ударным органом которых являются пальцы двух роторов, вращающихся навстречу друг другу с высокой скоростью (более 120 м/с). За время пребывания в камере дезинтегратора, которое составляет всего 0,25 с, материал разрушается с образованием частиц размером несколько микрон, приобретая совершенно новые физико­-химические свойства. У частиц такого порошка имеются поверхностные функциональные группы, делающие его активным наполнителем. Кроме того, резко возрастает их удельная поверхность. Размер частиц органической части порошка, т. е. самого реактопласта, составляет 3—20 мкм. Они агрегируются в конгломераты размером до 100 мкм, имеющие сферическую форму! Стеклянные частицы сильно вытянуты, нитеобразны, отношение длины к диаметру такой частицы составляет 1,5—2,0.

Стеклопластиковые порошки называют органоминеральным наполнителем (ОМН). ОМН помимо роли наполнителя выполняет также роль модификатора: благодаря наличию функциональных групп на поверхности частиц при нагревании наполнитель участвует к химическом взаимодействии с полимером. За счет этого ускоряется процесс образования трехмерной структуры, а полученные материалы приобретают высокие физико-меха­нические свойства. Использование ОМН в качестве наполнителей н прессовочных композициях на основе реактопластов снижает время отверждения в 6—10 раз, повышает теплостойкость до 200 °С.

Используют ОМН и для изготовления полимерных покрытий, и том числе лакокрасочных. Такие покрытия имеют высокие декоративные свойства, повышенные физико-механические характеристики и более высокую эксплуатационную долговечность.

Введение ОМН в клеевые композиции на основе эпоксидных смол позволяет повысить прочность при отрыве в 1,5—2 раза при склеивании титанового сплава и на 10—15 % при склеивании стали. Время отверждения клеевой композиции снижается с 24 до 4 ч. Предельное содержание порошка стеклопластика в клее не должно превышать 33 %.

Такие отходы можно использовать и в других отраслях промышленности: в металлургии — для осветления проката, в промышленности стройматериалов — для производства изделий из гипса, в дорожном строительстве — при изготовлении асфальтобитумных смесей, для изготовления полимербетона, для устройства гидроизоляции промышленных сооружений. По сравнению с полимербетоном на основе минеральных наполнителей поли­мербетоны на основе отходов стеклопластиков имеют повышенную деформативность в холодное время года, а также ускоренно отверждаются. Полимербетонные смеси могут быть приготовлены и обычных бетономешалках или в специальных смесителях, общий цикл перемешивания не превышает 15 мин. Время твердения смеси при температуре воздуха 18—20 °С и влажности воздуха не более (>0 % составляет 2—5 ч. В табл. 9.9 приведены свойства поли­мербетона с содержанием ОМН 30 массовых частей на 100 массовых частей композиции.

Для утилизации крупногабаритных изделий из стекло­пластиков, а также органо- и углепластиков разработан способ, заключающийся в медленном нагреве изделия до 600 °С со скоростью 2—5 °С в 1 мин без доступа воздуха, в результате которого происходит пиролиз органической части, разрушение композиционного материала, отделение металлических деталей Получаемые активные угли могут быть использованы в различных областях (включая производство на их основе сорбентов для медицины).

Технология очистки выделяющихся газов, которые, могут содержать галогены, оксид азота и др., состоит из пяти ступеней: каталитического окисления, высокотемпературного сжигания углеводородов, восстановления оксидов азота аммиаком, адсор­бционной очистки и очистки на волокнистом фильтре.