Модификатор перерабатываемости вторичного поливинилхлорида (ПВХ) - uPVex®

ПВХ среди полимеров по обьему переработки занимает 3 место в мире. Большая его часть перерабатывается экструзией. Среди широкого ассортимента профильно-погонажных изделий представлены: окна, двери, плинтуса, трубы, короба. На вторичную переработку чаще всего поступают оконный профиль, трубы, ПВХ панели, сайдинг и др. Окажись это полиолефины, то изделия не бывшие в употреблении можно было бы считать первичным сырьем и без проблем переработать. Но ПВХ специфический полимер из-за своего отношения к температуре. Нетермостабильность поливинилхлорида обусловлена неидеальным химическим строением макромолекул в процессе синтеза (ответвления цепи, наличие ненасыщенных связей, и остатки инициатора), а механизм деструкции по природе является автокаталитическим. Известно что даже первичный поливинилхлорид невозможно переработать без введения термостабилизатора, большая часть которого расходуется в первом цикле получения изделия.
Примечание: Как правило при переработке вторичного ПВХ, его дробят, измельчают, реже, моют и сушат. На одночервячных экструдерах перерабатывают гранулу и дробленку размером от 2 до 8мм, на двухчервячных – пульвейзерную смесь полученую на дисковых мельницах, размер «пульверзной частицы» 100-200мкм.

При переработке ПВХ вторички уделяют внимание 3м основным факторам:
• технологичности переработки расплава;
• механическим свойствам изделия;
• цвету изделия.

Примечание: в зависимости от области будующего применения изделия из вторичного ПВХ, приоритеты по важности располагают в другом порядке.

Модификатор перерабатываемости должен решать основные проблемы переработки вторичного поливинилхлорида. Такой модификатор создан на Украине в НИИ «Наносинтекс» г.Днепропетровск и является уникальным продуктом по своей функциональности.

Немного истории этого открытия: в 2001 году украинские ученые работая с цеолитами* достигли революционной модификации их каркаса электромагнитным полем и получили сразу несколько новых видов решеток цеолитов (конфигурации упаковки молекул) новые цеолиты получили название «процелит» и «адсорбит», последний так назван в силу способности к размещению внутри каркаса дополнительных молекул.

*Цеолиты – кристаллические каркасные силикаты.
Примечание: «Процелит» был продан спустя несколько лет крупной зарубежной компании RATH-Group.

Пролежав не востребованным более 7 лет адсорбит сегодня стал прообразом субстракта для добавки нового поколения. В 2008 году на конференции в Киевской политехническом институте ученые из Украины занимающиеся проблемой стабилизации ПВХ познакомившись с венгерскими коллегами и полностью изменили подход к изучению данного вопроса. Уже через 4 месяца проблема была решена. при помощи специального оборудования в Национальном Университете Будапешта, где новые друзья помогли внедрить в цеолит первые молекулы «магниты» избирательного действия субстракта, при этом большая часть пустот (ионных дырок) осталась способными к улавливанию свободного хлора по новому механизму изучение которого продолжается. Иными словами «умный нанонаполнитель» с разносторонними возможностями.

В конечном счете к цеолиту носителю был привит бензоксазол, а акцептором HCl выступают внутрение ячейки «магниты», при том что ионная активность свободных узлов решетки позволяет прикрыть и ингибировать образование полиеновых последовательностей которые вызывают пожелтение.

Удивительного синергизма удалось достичь благодаря самой природе этого модификатора. Каждая из проблем переработки вторичного ПВХ была решена как минимум дважды:

Белизна:
Благодаря введеным группам бензоксазола каким бы не было первичное сырье, после введения модификатора оно станет белее, с другой стороны способность самой решетки «прикрывать» сопряженные двойные связи исключает пожелтение в процессе переработки

Испытание проводилось на спектрофотометре X-Rite DTP41 в режиме исключающем влияние флуорисцентного эффекта. Для эксперимента вырезались образцы пластика размером 10*10см. Данные приведены в таблице (см.ниже).

Как видно из приведенной таблицы, ПВХ панель становится в несколько раз белее даже при введении модификатора в количестве менее 0,3%.

Термостабильность:
За счет сложно полярного каркаса молекул удается контролировать внутренее и внешнее трение материала, итак до определенного момента трение возрастает, а при превышении критического значения – начинается проскальзывание слоев материала в цилиндре (гексагональное вращение скелетов цеолита). Действие модификатора направлено на улавливание хлористого водорода по абсолютно новому принципу – физической абсорбции лабильного хлора. Причем константа скорости второй реакции на порядок выше чем реакции дегидрохлорирования.

Время пребывания при температуре без гелеобразования более чем 0,5% , секунд

Механические свойства:
За счет наночастиц повышается модуль изгиба, сжатия, и прочность материала при растяжении. Точные данные пока остаются закрытыми.

Вывод:
Итак было создано 2 продукта один для ПВХ, второй (намного ранее) для полиолефинов. Статья написана про ПВХ так как считаю этот полимер более сложным и интересным. На данный момент рецептура модификатора патентуется к сожалению, не для территории Украины... Также известно что компания Ampacet оказывает помощь в изучении действия данного модификатора на вторичный полистирол.

Все усилия в дальнейших исследованиях теперь направлены на стабилизирующее действие модификатора, так как это позволяет перейти к новому витку развития ПВХ стабилизаторов.

P.S. Выражаю благодарность компаниям предоставившим свои лаборатории и производственне мощности для долговременного тестирования модификатора «вторички».

Информация предоставлена НИИ «НаноСинтекс» и утверждена к разглашению. Mail: polimerlab@gmail.com
Директор пректа Дроздов Олег Николаевич

Автор и технический консультант: Коляда Сергей Юрьевич