Technologia zagospodarowania odpadów PET do wysokoudarowego tworzywa konstrukcyjnego
Stąd też tak ważne jest, aby doprowadzić do otrzymania wysokoudarowego materiału na bazie odpadowego PET, który nie będzie krucho pękał w temperaturze pokojowej przy jednoczesnym zachowaniu możliwie wysokich parametrów wytrzymałościowych.
Jak to zrobić?
Zespół z Politechniki Szczecińskiej do wytworzenia mieszanin zastosował przemiał PET uzyskany z rozdrobnienia poużytkowych butelek. Wybrano różnokolorowe butelki PET uprzednio pozbawiając je etykiet oraz nakrętek. Przemiał był myty i suszony przed umieszczeniem w mieszalniku.
Jako modyfikatora użyto polioksytetrametylenu (PTMO) o ciężarze cząsteczkowym 1000 g/mol (Theratan 1000, Du Pont). Przemiał PET i niewielką ilość glikolu etylenowego umieszczano w mieszalniku i ogrzewano do 260 st. C pod ciśnieniem azotu 0,5 MPa. Zawartość mieszano w tej temperaturze przez blisko 5 minut. Następnie dodawano odpowiednią ilość PTMO wraz ze stabilizatorem Irganox 1010.
Nie stosowano żadnych katalizatorów, gdyż rezydencjalnie zawarte są one już w przemiale komercyjnych butelek PET. Zawartość mieszano dalej w tej temperaturze zmniejszając ciśnienie do wartości ok. 0,5-1 hPa. Proces trwał od 1 do 1,5 godz., aż do uzyskania odpowiedniej lepkości stopionego polimeru. Następnie zawartość mieszalnika wytłaczano jako żyłkę i cięto na granulat przeznaczony dalej do przetwórstwa wytryskowego.
W efekcie więc wykonano mieszaniny PET o zawartości wagowej segmentów PTMO, kolejno: 5, 10, 15 i 20 proc. Przygotowane granulaty suszono, a następnie metodą wtryskiwania wykonano próbki do oznaczania udarności oraz wytrzymałości na rozciąganie.
Jakie były wyniki tej operacji?
Zgodnie z przewidywaniami modyfikacja PET poprzez reaktywne zmieszanie z PTMO, który wykazuje temperaturę zeszklenia ok. - 90 st. C spowodowała wzrost udarności wykonanych mieszanin. Poprzez degradację PET, a następnie zmieszanie z poliglikolem jakim jest PTMO, w warunkach niskiego ciśnienia, nastąpiło wbudowanie segmentów PTMO do łańcuchów PET. Ze względu na niskie Tg polioksytetrametylenu łańcuchy tego składnika wykazują w temperaturze pokojowej bardzo dużą ruchliwość, co umożliwia przenoszenie naprężeń bez utraty ciągłości materiału.
Przy zawartość PTMO równej 20 proc. wagi materiał nie wykazuje pękania w temperaturze pokojowej. Moduł sprężystości wzdłużnej E oraz maksymalne naprężenie rozciągające zmniejszały się wraz ze wzrostem zawartość składnika modyfikującego PTMO. Materiał o zawartości PTMO 20 proc., który nie wykazywał pękania, zanotował spadek modułu sprężystości o ok. 54 proc.
Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, Że mieszanina reaktywna poużytkowego PET zawierająca 10 proc. wagi PTMO zachowuje kompromis pomiędzy uzyskanym wzrostem udarności i spadkiem E oraz Rm.
Materiał taki może być z powodzeniem wykorzystany np. w przemyśle meblarskim jako tańszy substytut stosowanych tam polimerów, które muszą charakteryzować się wysoką udarnością i wytrzymałością. W dobie powszechności i dostępność komercyjnych poużytkowych przemiałów i regranulatów butelek PET, przedstawiona technologia może okazać się doskonałym rozwiązaniem.
