Використання вторинної полімерної сировини

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНОТАЦІЯ

В роботі досліджено сучасні технології переробки відходів термопластів, що дозволить вирішити проблему повторного використання значної частини промислових і побутових полімерних відходів та зменшить їх негативний вплив на довкілля.

Проаналізовано джерела утворення відходів термопластів, а також морфологічну структуру полімерних відходів у твердих побутових та промислових відходах. Досліджено весь шлях утилізації та вторинної переробки відходів термопластів починаючи від збору і заготівлі вторинної полімерної сировини до основних промислових методів переробки відходів термопластів. утилізація полімерний термопласт деструкція

Детально досліджено технологічну лінію переробки відходів термопластів методом екструзії та проведено розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу при цьому.

Результати даної роботи можна використовувати на сміттєпереобних заводах для вдосконалення технологічних ліній з переробки полімерних відходів.

Ключові слова: полімерні відходи, термопласти, утилізація відходів.



ABSTRACT

In the work the modern processing technology thermoplastic waste that will solve the problem re-use a large part of industrial and household plastic waste and reduce their environmental impact.

The sources of waste thermoplastics and morphological structure of polymer wastes in solid and industrial waste. Investigated all the way to destruction and secondary processing thermoplastics ranging from collection and harvesting of secondary plastic raw materials to major industrial processing methods thermoplastics.

Detail the technology line processing thermoplastics by extrusion method and calculation of emissions of harmful substances into the atmosphere while.

This model can be used on plants waste production lines to improve the processing of polymer waste.

Key words: polymer waste, thermoplastics, utilization of waste.



ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

ПМ - полімерні матеріали

ПВ - полімерні відходи

ПЕ - поліетилен

ПЕНТ - поліетилен низького тиску

ПЕВТ - поліетилен високого тиску

ПП - поліпропілен

ПС - полістирол

ПВХ - полівінілхлорид

ТПВ - тверді побутові відходи

ТПУ - термопластичний поліуретан

ПЕТФ - поліетилентерефталат

ПЕТГ - поліетилентерегліколь



ЗМІСТ

ВСТУП

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІДХОДІВ ТЕРМОПЛАСТІВ

1.1 Джерела утворення відходів термопластів

1.2 Морфологічна структура полімерних відходів у твердих побутових та промислових відходах

1.3 Розподіл полімерної тари по видам полімерів

2. АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПОВОДЖЕННЯ З ВІДХОДАМИ ТЕРМОПЛАСТІВ

2.1 Особливості відходів термопластів і фізико-хімічних процесів їх деструкції

2.1.1 Поліетилен

2.1.2 Поліпропілен

2.1.3 Полістирол

2.1.4 Полівінілхлорид

2.1.5 Поліамід

2.1.6 Поліуретан

2.1.7 Поліетилентерефталат

2.2 Добавки та наповнювачі полімерних матеріалів

2.3 Зміна властивостей полімерів при їх старінні

2.4 Деструкція полімерів

2.4.1 Механодеструкція термопластів

2.4.2 Термо- і фотоокислювальна деструкція

2.4.3 Інгібітори окислення (антиоксиданти)

2.5 Особливості впливу полігону ТПВ на властивості термопластів

3. МЕТОДИ УТИЛІЗАЦІЇ ТА ВТОРИННОЇ ПЕРЕРОБКИ ВІДХОДІВ ТЕРМОПЛАСТІВ

3.1 Методи збору і заготівлі вторинної полімерної сировини

3.1.2 Техніко-економічна ефективність використання вторинної полімерної сировини

3.2 Екологічні і економічні аспекти вторинної переробки полімерних відходів

3.3 Методи утилізації і вторинної переробки полімерних відходів

3.4 Методи попередньої обробки полімерних відходів

3.5 Хімічна переробка відходів полімерів

3.6 Отримання енергії з відходів термопластів

4. ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ВІДХОДІВ ТЕРМОПЛАСТІВ

4.1 Подрібнення відходів термопластів

4.2 Просушування, розподіл і транспортування термопластів

4.3 Агломерація подрібнених відходів термопластів

4.4 Виробництво гранул і профільних виробів методом екструзії

4.5 Технологічна лінія переробки відходів термопластів

4.6 Тенденції розвитку технологій переробки відходів термопластів

4.7 Розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу при переробці термопластів

ВИСНОВКИ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ДОДАТОК



ВСТУП

Бурхливий розвиток виробництва різноманітних полімерів в другій половині XX століття привів до впровадження полімерних матеріалів в усі сфери життя людини. Їх обсяг виробництва перевищив сьогодні обсяг випуску чорних і кольорових металів і продовжує зростати на 5-6% щорічно. Проте зростання виробництва полімерів неухильно веде і до зростання їх частки у відходах і питання їх утилізації виявляються невід'ємними від проблем утилізації інших відходів життєдіяльності людства.

Сучасні полімерні матеріали (ПМ) на основі різних пластмас, еластомерів і волокон, використовують в самих різних галузях народного господарства, медицині, сільському господарстві, в побуті, повинні задовольняти усім експлуатаційним вимогам максимально довгий час, не змінюючи своїх основних характеристик, тобто мають бути довговічними в експлуатаційному плані. Полімерні матеріали, що вийшли з експлуатації, погано розкладаються та засмічують довкілля. Неконтрольоване спалювання полімерних відходів також пов'язане із викидами небезпечних шкідливих речовин, що виділяються при горінні багатокомпонентних полімерних матеріалів. Відношення до полімерних відходів, як до вторинної сировини дозволяє вирішити не лише екологічні, але економічні і соціальні проблеми, пов'язані з утилізацією відходів. Метою роботи є аналіз сучасних технологій переробки відходів термопластів, що дозволить вирішити проблему повторного використання значної частини промислових і побутових полімерних відходів (ПВ) та зменшить їх вплив на довкілля.

Завданням роботи є проаналізувати структуру побутових та промислових полімерних відходів, дослідити особливості деструкції відходів термопластів, проаналізувати методи та технології переробки відходів термопластів, розрахувати викиди шкідливих речовин в атмосферу на технологічній лінії при переробці термопластів.



1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІДХОДАМИ ТЕРМОПЛАСТІВ

1.1 Джерела утворення відходів термопластів

Нині людство виробляє полімерів стільки ж, скільки випускається у світі чавуну, сталі, прокату і кольорових металів разом узятих, якщо порівнювати не в одиницях ваги, а за об'ємом. Виробництво пластичних мас на сучасному етапі розвитку зростає в середньому на 5 - 6 % щорічно і до 2011 року досягло 250 млн.т. Їх питоме споживання населення в індустріально розвинених країнах за останні 20 років подвоїлося, досягнувши 85 - 90 кг.

Сьогодні виробляється приблизно 150 видів пластиків. 30 % від цього числа представляють суміші різних полімерів. Стандартні термопласти - ПЕНТ, ПЕВТ, ПП, ПС, ПВХ - складають до 80 % полімерів, що випускаються. На частку конструкційних пластиків - полікарбонати, поліаміди, ПЕТФ, ПММА, поліфеніленоксид - припадає до 19 %. Решта 1 % - це полімери із специфічними унікальними властивостями: поліефіркетони, поліфеніленсульфіди і багато інших.

Недоліком полімерних матеріалів є те, що на відміну від багатьох природних матеріалів, виконавши свої функції, вони не знищуються досить швидко під дією агресивних чинників довкілля - світла, тепла, атмосферних газів, мікроорганізмів, а продовжують багато років існувати у виді полімерних відходів, завдаючи шкоду живій природі.

Полімерні матеріали, залежно від сфер застосування, мають різні терміни використання. Як приклад можна розглянути дані, приведені для країн ЄС на 2010 р. З 25 млн. т спожитих пластиків 9 млн. т (36 %) використовувались менше одного року - це, передусім, тара і упаковка; 7 млн. т (28 %) - вироби з терміном служби від 1 до 10 років - побутова електротехніка, посуд, інші споживчі товари; 9 млн. т (36 %) експлуатується понад 10 років - полімерні матеріали будівельного призначення, деталі, що використовуються у автомобіле-, судно-, літакобудуванні (рис. 1.1). В цілому щорічно із загального об'єму полімерів до 75 % матеріалів потрапляють у відходи. Значна частка полімерів мають дуже короткий термін експлуатації.

Рисунок 1.1 - Утворення полімерних відходів (у %) по галузях народного господарства (ЄС, 2010 р.)

Зростання обсягів виробництва полімерів, приводить, відповідно до зростання їх частки у відходах. За даними Союзу європейських виробників пластмас за останні 15 років частка полімерних матеріалів у відходах виросла з 2 до 8 - 11 %. Низька щільність полімерних відходів робить їх добре помітними в загальній кількості ТПВ, оскільки за об'ємом вони складають 18-20%. Лідером сміттєвих відвалів, поза сумнівом, є упаковка. Від загальної кількості полімерів, що випускаються, на виробництво упаковки витрачається 41 %; половина усіх пакувальних матеріалів - харчова упаковка.

ПВ не гниють, не розкладаються і в природних умовах руйнуються протягом 80-100 років, забруднюючи довкілля. Полімерні відходи розосереджуються на звалищах, часто стихійних, в лісосмугах, в найближчих до населених пунктів лісах, полях. Частково їх спалюють на звалищах, в дворах, на сміттєспалювальних заводах, при цьому в атмосферу виділяються отруйні продукти (фтористий і хлористий водень, фосген, ціаністі, а також діоксинвмісні сполуки, що мають канцерогенну дію).

В той же час переробка і утилізація ПВ дозволяє економити цінну первинну сировину і енергію. Так утилізація 38 тис.т відходів пластмасової упаковки дозволить заощадити 34 тис.т первинних пластмас і 38 млн.л нафти, а також понизити викиди СО₂ на 23800 т. Термічна переробка ще 20,15 тис.т відходів упаковки дала можливість заощадити 15,7 млн.л нафти.

Найбільшу складність представляє утилізація відходів споживання населенням пластмас, об'єми утворення яких в 3-4 рази перевищують об'єми утворення промислових ПВ.

За даними міжнародної статистики, частка відходів пластмас в муніципальних відходах в середньому складає 6-8 %. В таких країнах, як Японія частка пластмас в ТПВ досягає 20 %. Вважається, що 80-95 % ПВ що утворюються може бути залучено в повторну переробку.

Нині чітка класифікація полімерних відходів відсутня, але практичний досвід їх утилізації, що є сьогодні, дозволяє розділити ПВ на чотири групи, кожна з яких вимагає різних господарсько-організаційних і специфічних технологічних заходів для залучення до переробки:

1. Технологічні відходи виробництва пластмас. Частина відходів, хімічні, фізичні і механічні властивості яких відповідають нормам технологічного процесу цього виробництва, може бути залучена в повторну переробку, а інші відходи, що не гарантують високої якості виробів (при звичайних способах вторинної переробки), знищуються або передаються як вторинна сировина на інші переробні підприємства.

2. Відходи виробничого споживання - накопичуються в результаті виходу з ладу виробів з полімерних матеріалів, що використовуються в різних галузях народного господарства. Ці відходи є найбільш однорідними, малозабрудненими, тому представляють найбільший інтерес з точки зору повторної переробки. Зазвичай ці відходи подрібнюють в ножовій дробарці, а потім пропускають через одночерв'ячний екструдер.

3. Полімерні відходи сфери виробництва і споживання містять відходи термопластів, такі, наприклад, як плівкові матеріали в сільському господарстві, пакувальні матеріали в торгівлі та ін. Такі відходи зазвичай сильно забруднені, містять чужорідні тіла, мають підвищену вологість.

4. Відходи громадського споживання накопичуються у населення, на підприємствах громадського харчування і так далі, а потім потрапляють на міські звалища; зрештою вони переходять в нову категорію відходів - змішані відходи.

Найбільші труднощі пов'язані з переробкою і використанням останніх відходів. Причиною тут є несумісність термопластів, що входять до складу побутового сміття, що вимагає їх постадійного виділення.

1.2 Морфологічна структура полімерних відходів у твердих побутових та промислових відходах

Особливістю формування екологічної обстановки в регіонах України є наявність великої кількості накопичених за багато років як промислових, так і твердих побутових відходів (ТПВ). В зв'язку з цим актуальність проблеми їх утилізації стає дуже гострою.

Попередня підготовка і передача на переробку ТПВ зменшить забрудненість довкілля, дозволить забезпечити максимальне вилучення корисних сировинних компонентів з ТПВ, частка яких досить значна.

Аналіз показує, що у складі ТПВ частка полімерних матеріалів зростає і на сьогодні в густонаселених регіонах України досягає 8-12 %. При цьому слід зазначити, що накопичення ресурсноцінних компонентів у складі ТПВ збільшується, особливо полімерних відходів, і випереджає можливості їх переробки, оскільки методи повторного використання їх у вигляді грануляту вторинної сировини (див. дод. Б) ще не знайшли широкого поширення.

Зростання витрат на захоронення ТПВ створюють постійну екологічну небезпеку у вигляді виникнення несанкціонованих звалищ. Усе це вимагає додаткових витрат на облаштування діючих і будівництво нових полігонів з сміттєпереробними станціями, стимулює перехід до промислової переробки ТПВ .

В процесі спалювання ТПВ, особливо в умовах недопалювання, утворюються високотоксичні сполуки - поліхлордибензодіоксини і поліхлордибензофурани, структурні формули яких приведені нижче:

Поліхлордибензодіоксин	Поліхлордибензофуран

Існує два механізми утворення діоксину і фурану:

з вуглецю в процесі його окислення при надлишку кисню у присутності з'єднань хлору (і брому) як каталізаторів (у реакції практично беруть участь вуглецьвмісні частки леткої золи, хлориди, джерелом яких можуть бути хлорвмісні пластмаси типу ПВХ та бромвмісні складові);

із сполук, які вже мають схожу структуру, наприклад, хлорбензолів і хлорфенолів (вміст, наприклад, гексахлорбензолу в ТПВ невеликий - 0,0005 г/т, але іноді досягає 0,014 г/т).

Можна відмітити два основні шляхи утворення діоксину і фурану при термічній переробці ТПВ:

первинне утворення в процесі спалювання ТПВ при температурі 300 - 600 ^оС;

вторинне утворення на стадії охолодження димових газів, що містять НСl, сполуки міді (і залоза) і вуглецьвмісні частки при температурі 250-450 ^оС (реакція гетерогенного оксихлорування часток вуглецю).

Температура початку розпаду діоксину - 700 ^оС, нижня температурна межа утворення діоксину - 250-350 ^оС.

Щоб забезпечити на стадії газоочищення зниження вмісту діоксину і фурану до необхідних норм (0,1 нг/м³), при спалюванні мають бути реалізовані так звані первинні заходи, зокрема "правило двох секунд" - геометрія печі повинна забезпечити тривалість перебування газів не менше 2 сек. в зоні печі з температурою не нижче 850 ^оС (при концентрації кисню не менше 6 %).

Дослідження морфологічного складу ТПВ м. Вінниці показують такий вміст окремих компонентів ТПВ (у перерахунку на суху масу): 6,48 % - полімерні відходи; 7,6 % - скло; 1,1 % - макулатура; 3,4 % - метал; вологість відходів до 50 - 58 %.

На підставі досліджень останніх років в Україні усереднений морфологічний склад твердих побутових відходів характеризується наступними даними (у % до загальної маси) :

- від житлового фонду: макулатура (папір, картон) - 22, полімерні відходи - 7,87; метал чорний - 1,87; метал кольоровий - 0,5; скло - 5,5; деревина - 1,14; текстиль - 4,53; шкіра, гума - 1,82; харчові і рослинні відходи - 39,59; камені, кераміка, будвідходи - 1,75; кістки - 0,5;

- від нежитлового фонду (великі торговельні центри, стадіони, парки, школи, базари та ін.): макулатура (папір, картон) - 53; полімерні відходи - 8,5; метал чорний - 2; метал кольоровий - 0,5 ; скло - 6; деревина - 1; текстиль - 3; шкіра, гума - 1,2; харчові і рослинні відходи - 4,2; інші - 20,6.

Відповідно до Директив Європейської спільноти (75/442/ЕЕС, 91/156/ЕЕС та ін.) і на підставі аналізу впливу відходів на довкілля в країнах ЄС стимулюються переробка і повторне використання відходів. Найбільших успіхів у впровадженні роздільного збору, переробки і використанні відходів в останні 30 років добилася Німеччина, що впровадила "Дуальну систему Німеччини". Ця система дозволила створити 17 тис. додаткових робочих місць і 320 сортувальних пунктів ТПВ. Збираються і переробляються 5 млн. тонн упаковки в рік. Загальна кількість побутового сміття за рахунок переробки скоротилася на 15 %.

Відповідно ТУ 63-032-1-89 “Сировина полімерна вторинна необроблена” здійснюється переробка таких відходів термопластів:

Група 1.1 - плівка з поліетилену, що вийшла з вжитку, застосовувалася для укриття парників, теплиць, силосних ям, сховищ овочів;

Група 1.2 - мішки поліетиленові з-під мінеральних добрив;

Група 1.3 - пакувальна поліетиленова плівка, мішки, пакети, кульки, чохли, контейнери і так далі;

Група 1.4 - зношена транспортна тара з термопластичних матеріалів.

У особливу групу виділена сировина полімерна вторинна (одноразовий посуд з поліпропілену, полістиролу, упаковка з паперу), що використовується в закладах громадського харчування.

1.3 Розподіл полімерної тари по видам полімерів

Розглянемо розподіл полімерної тари по видам полімерів, призначенню, агрегатно-фізичному стану виробів, термінах служби, умовах експлуатації, місцях утворення і накопичення, можливості збору, заготівлі і переробки з урахуванням їх об'ємів і залишкових технологічних властивостей:

1. Транспортна полімерна тара у вигляді ящиків, піддонів, бідонів, бочок та ін. Термін експлуатації полімерної транспортної тари - до 3 років. Зношена транспортна тара практично в повному об'ємі повертається до виробника і переробляється в дробленку, остання додається до первинної сировини в кількості до 50 % для виробництва полімерної тари.

2. Зношена тара і упаковка з комбінованих матеріалів - ламінованого паперу, металізованої алюмінієм плівки, з антисептичних пакувальних матеріалів та ін. З комбінованих матеріалів виготовляють пакети для розфасовки молока, кефіру, сметани, упаковки сиру, медикаментів і так далі. Це - тара і упаковка одноразового користування. Випускається в основному паралельно з виробництвом продуктів харчування, медикаментів та ін. Зношена тара і упаковка і технологічні відходи їх виробництва можуть розглядатися як вторинна полімерна сировина за умови організації збору, заготівлі їх від населення в очищеному виді і розробки технології і устаткування для їх переробки в ліквідні вироби. Вона може бути використана при відповідній технології переробки як "сміттєве" паливо у вигляді брикетів з питомою теплотою згорання до 7000 ккал/кг.

3. Зношена текстильна тара і упаковка, у тому числі з мішків із синтетичної нитки (поліпропілену, поліаміду) близько 2500 т/рік, які використовують для затарювання цукру, круп, зерна, солі, борошна і інших сипких харчових продуктів, а також сумки, пакети з синтетичних ниток, сітки, вкладиші, контейнера і так далі. Це тара і упаковка одноразового використання.

Потенційними постачальниками можуть бути виробники цієї тари і упаковки, споживачі харчових і технічних сипких продуктів і матеріалів. Це хлібобулочні, макаронні, кондитерські комбінати, фабрики, заводи, приватний сектор, а також підприємства громадського харчування - ресторани, кафе, їдальні і так далі. За своїми фізико-хімічними і механічними залишковими властивостями вживані мішки, сітки, сумки, вкладиші з синтетичних ниток (поліпропілен, поліамід, поліетилен) можуть розглядатися як вторинна полімерна сировина.

4. Зношена тара і упаковка з термопластичних матеріалів типу поліетилену високого і низького тиску, поліпропілену, полістиролу. Це поліетиленові плівкові мішки, вкладиші м'яких контейнерів, споживча тара - кульки, пакети, пакувальна, обгорткова, термоусадочна плівка, пляшки, склянки, туби та ін. Виробництво плівкової пакувальної тари здійснюють в невеликих фірмах з різною формою власності, основними споживачами є торговельні фірми, базари, ярмарки, широка мережа приватних підприємців, реалізаторів харчових продуктів, предметів косметики, санітарії, парфюмерії, технічних засобів, одягу, взуття і так далі. Враховуючи відсутність організованої системи збору, заготівлі і переробки пакувальної тари, основний об'єм її потрапляє до складу ТПВ, де піддається сильному забрудненню, зараженню бактеріями і так далі. Це значно ускладнює технологічні процеси її переробки, зокрема вимагає додаткового миття і знезараження.

5. Поліетиленова плівка сільськогосподарського застосування в парниковому, тепличному господарствах, є компактним джерелом вторинної полімерної сировини, відноситься до групи 1.1 з відповідним рівнем забрудненості і вологості. Термін експлуатації ПЕ-плівки в тепличному і парниковому господарствах складає 1 рік. Проте залишкові фізико-хімічні і механічні властивості зношеної ПЕ-плівки тепличного, парникового призначення є достатніми для її повторної переробки.

6. Поліетиленові мішки з-під мінеральних добрив є високоякісною вторинною полімерною сировиною, відносяться до групи 1.2. Термін служби ПЕ-мішків 1 рік.

7. Разовий посуд. Цей вид полімерних відходів має незначну частку серед інших видів ПВ та сильну забрудненість залишками їжі. Для виробництва виробів використовуються в основному полістирол, поліпропілен, поліетилентерефталат, полівінілхлорид, поліетилен. Термін служби цих виробів разовий. Основна тара - ПЕТ-пляшки концентруються у населення, тому можливі об'єми заготівлі залежать від організації їх збору.

У разі збору і заготівлі вторинної полімерної сировини в торговельній мережі, від населення, на звалищах, полігонах ТПВ можлива суміш полімерів в будь-якому співвідношенні. Дослідження можливого складу суміші вторинної полімерної сировини з урахуванням обсягів виробництва і розподілу термопластів показали у сердньому такий склад: поліетилен - до 80 %, поліпропілен - до 10 %, полістирол - до 5%, решта - до 5 %.



2. АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПОВОДЖЕННЯ З ВІДХОДАМИ ТЕРМОПЛАСТІВ

2.1 Особливості відходів термопластів і фізико-хімічних процесів їх деструкції

Полімери (від грецького polus (полюс) - багато і meros (мерос) - частина) - це сполуки з високою молекулярною масою, молекули яких складаються з великого числа ланок, що повторюються, сполучених між собою ковалентними зв'язками. Число початкових молекул - мономерів, що утворюють макромолекулу, може складати тисячі і навіть мільйони. Перехід від низькомолекулярних з'єднань до високомолекулярних пов'язаний з якісною зміною властивостей, обумовлених кількісними змінами молекулярної маси. По відношенню до нагрівання усі полімери діляться на три класи (табл. 2.1). Розглянемо характеристики багатотоннажних полімерів і процесів їх деструкції.

Таблиця 2.1 - Особливості класифікації полімерів

Вид	Особливості
Термопластичні	Зворотні змінами властивостей при нагріванні - можуть багаторазово переходити в рідкий стан і затвердівати
Термореактивні	Незворотні зміни властивостей при нагріванні. При нагріванні вони розм'якшуються, потім затвердівають (структуруються) і переходять в неплавкий і нерозчинний стан
Елементореактивні	Характеризуються незворотними змінами властивостей при нагріванні з деякими елементами

2.1.1 Поліетилен

Поліетилен (- CH₂ - CH₂ -)_n отримують полімеризацією етилену в масі по вільно-радикальному механізму при високому тиску (150-350 МПа) і по іонно-координаційному механізму при низькому тиску (2-4 МПа) в суспензії, розчині або газовому середовищі. Проміжне положення між поліетиленами низької і високої щільності займає поліетилен середньої щільності, що отримується полімеризацією при тиску 30-40 МПа і температурі 120-150 ^оС з використанням у якості каталізатора оксидів металів змінної валентності. Області використання поліетилену наведено у табл. 2.1. Температура плавлення поліетилену 108-125 ^оС.

Таблиця 2.1 - Області використання поліетилену

Галузь	Використання
хімічна промисловість	листи і плити для футерування апаратів і резервуарів, труби і фітинг, посудини і бутлі для реактивів, дезинфікуючих і миючих засобів
будівництво	труби в системах водопостачання і каналізації, сифони, ванни, бочки, фільтри
сільське господарство	плівкові покриття сховищ і парників, мішки для добрив, труби для зрошування
машинобудування	деталі вентиляторів, насосів і гідромашин, кожухи, корпуси, кришки, ізоляція для дротів і кабелів та ін
товари народного споживання	тара і упаковка, кошики, вішалки, відра, деталі сантехнічного устаткування, бочки, каністри та ін.

Особливості деструкції. При кімнатній температурі і відсутності світла поліетилен проявляє високу стійкість до дії кисню повітря. Так, в плівках, що зберігалися протягом 15 років при кімнатній температурі в темряві, окислення практично не спостерігалося, не відбувалося при цьому і зниження механічних властивостей. З підвищенням температури швидкість окислення зростає. При температурі 100 ^оС окислення плівок відбувається через декілька десятків годин. Ще швидше протікає окислення при сонячному світлі. На виробах з поліетилену у вологому середовищі при температурі 30 ^оС розвиваються в основному міцеліальні гриби, при 45 ^оС - гриби і спорові бактерії, а при 55 ^оС - тільки бактерії. Окислений поліетилен частково утилізується термофільними актиноміцетами і мікроскопічними грибами. Зміни, що відбуваються в результаті зовнішніх дій, в поліетилені призводять до погіршення його фізико-механічних і діелектричних властивостей. Поступово втрачається еластичність, знижуються відносне подовження і міцність при розриві, ростуть діелектричні втрати, зменшується електричний опір, знижується стійкість до агресивних середовищ.

Дослідження по утилізації полімерних матеріалів в різних країнах і в різний час показують, що відходи поліетилену навіть при досить високій деструкції, коли гель-фракція складає більше 60% маси відходів, можуть бути повторно використані як сировина для виробництва корисної продукції. З відходів з невеликою деструкцією після компенсації витрачених стабілізаторів та ін. добавок можливе отримання вторинного полімерного матеріалу, придатного для переробки у вироби технічного призначення на стандартному технологічному устаткуванні. Поліетиленові відходи, які практично повністю втратили свої властивості, можуть бути використані для виробництва пінопластів і пакувальних виробів пресовим методом, причому ця продукція може бути вищої якості, ніж з кондиційної сировини.

2.1.2 Поліпропілен

Поліпропілен - термопластичний лінійний полімер класу поліолефінів загальної формули

Отримують каталітичною полімеризацією з пропілену. Як каталізатори використовують сполуки перехідних металів і металоорганічні сполуки. Поліпропілен (ПП) може існувати в трьох різних просторових конфігураціях (залежно від положення групи CH₃ в полімерному ланцюзі): ізотактичний, синдіотактичний і атактичний. Температура переробки 200 - 300 ^оС. Області використання поліпропілену наведено у табл. 2.2.



Таблиця 2.2 - Області використання поліпропілену

Галузь	Використання
будівництво	напірні труби, фланці, водонапірна і випускна апаратура, гідроізолююча плівка
машинобудування	зубчасті і черв'ячні колеса, ролики, підшипники ковзання, деталі арматури, фільтри масляних і повітряних систем, деталі вентиляторів, насосів, гідромашин
радіоелектронна промисловість	корпуси і деталі телевізорів, магнітофонів, панелі приладів, деталі світильників та ін.
текстильна промисловість	волокно, фільтрувальні тканини, ремені, канати
товари народного споживання	тара і упаковка, підставки, футляри

Особливості деструкції. По хімічній стійкості поліпропілен близький до поліетилену: при кімнатній температурі стійкий до усіх органічних розчинників. За теплофізичними властивостями він перевершує поліетилен: стійкий до температури 120-140 ^оС, проте програє по морозостійкості: нижче -5 ^оС стає крихким. З хімічної точки зору вуглець-вуглецеві зв'язки в поліпропілені менш міцні, чим у поліетилену. Тому отримуваний в процесі полімеризації порошкоподібний поліпропілен не придатний для переробки у вироби - в нього необхідно вводити стабілізатори.

Швидкість поглинання кисню поліпропіленом при 150 ^оС майже в 12 разів вище, ніж поліетиленом. Первинним продуктом окислення ПП є гідроперекиси, а швидкість окислювальної деструкції пропорційна їх концентрації. Окислення супроводжується зниженням молекулярної маси і, як наслідок, погіршенням механічних показників. При інтенсивній окислювальній деструкції ПП стає крихким і не витримує навіть невеликих механічних навантажень, при цьому його колір змінюється. Чим глибше процес окислення, тим більше інтенсивне буре забарвлення приймає цей полімер.

Оскільки в процесі переробки поліпропілену відбувається часткова деструкція, вироби з поліпропілену чутливі до УФ-випромінювання, а поглинене світло прискорює його окислення.

2.1.3 Полістирол

Полістирол - термопластичний аморфний полімер з формулою

.

У промисловості полістирол отримують радикальною полімеризацією, головним чином в масі за безперервною схемою і в суспензії за періодичною схемою, в невеликих кількостях - в емульсії. Широке промислове значення (більше 60% виробництва пластиків полістиролів) мають удароміцні полістироли.

Гранично допустима концентрація пари стиролу у виробничих приміщеннях (ГДК) рівна 5 мг/м³. Пари стиролу вище за ГДК викликають роздратування слизових оболонок очей, носа, гортані, порушення функцій центральної нервової системи і печінки, чинять вплив на кровотворні органи.

Полістирол має меншу стійкість до дії хімічних реактивів і розчинників, чим поліолефіни. Він стійкий до дії лугів, сірчаної, соляної і фосфорної кислот, проте набрякає або розчиняється в багатьох органічних сполуках. Зокрема, він добре розчиняється в складних ефірах (бутилацетат), ароматичних вуглеводнях (толуол, ксилол), в хлорованих вуглеводнях (чотирихлористий вуглець) та ін.

Під дією високих температур (до 500 ^оС) полістирол піддається деструкції, але на відміну від поліетилену продуктами її є леткі сполуки - мономірний стирол, його димер і тример. Виділення 2-5 % летких продуктів супроводжується різким падінням молекулярної маси зразка; далі зміна молекулярної маси полістиролу відбувається повільно. При вищій температурі (вище 800 ^оС) механізм деструкції змінюється. В цьому випадку основними продуктами термодеструкції є етан і бензол, кількість же мономера невелика - не більше 1%.

2.1.4 Полівінілхлорид

Полівінілхлорид (ПВХ) - термопластичний аморфний полімер формулою елементарної ланки [-CH₂ -CHCl -]_n . Початковою сировиною для виробництва полівінілхлориду служать ацетилен або етилен. ПВХ характеризується дуже низькою термостабільністю. Як стабілізатори ПВХ використовують неорганічні сполуки свинцю і натрію, а також органічні стабілізатори: стеарати і рицинолеат натрію, барію, цинку.

Полівінілхлорид стійкий до дії кислот і лугів не дуже високій концентрації. Нижчі спирти на нього не діють, стійкий до дії складних ефірів, розчиняється в хлорованих вуглеводнях. Особливістю ПВХ є його біологічна стійкість до дії харчових продуктів і напоїв.

ПВХ має низьку термічну стійкість. При температурі вище 100 ^оС він нестабільний. При 160 ^оС починає розкладатися. При 200 ^оС виявляються ознаки розкладання вже через 5 хв., молекулярна маса в процесі розкладання зростає і в результаті утворюється нерозчинний крихкий продукт. При температурах 200-250 ^оС вихід летких продуктів складає 100%.

При нагріванні ПВХ вище 400 ^оС, разом з дегідрохлоруванням, відбувається руйнування основного ланцюга, в продуктах деструкції з'являються алкани, алкени, алкадієни і ароматичні сполуки, а також продукти розкладання пластифікаторів і стабілізаторів, зокрема сполуки свинцю, кадмію та ін.

Аналогічні зміни спостерігаються в полівінілхлориді під дією сонячного світла. Початок розкладання при цьому залежить від того, в якій мірі пройшло термічне розкладання полімеру в процесі його переробки у виріб. Слід зазначити, що в протилежність термічній деструкції при розкладанні під дією світла механічні властивості полімеру погіршуються ще задовго до того, як стає помітною зміна забарвлення. При фотохімічному старінні ПВХ поводиться так само, як і при термоокислювальному старінні. ПВХ стійкіший до біодеструкції, чим інші термопласти, проте на поверхні виробів з ПВХ виявлено зростання деяких штамів мікрогрибів.

2.1.5 Поліамід

Поліамідами називають полімери ряду амінокислот або багатофункціональних карбонових кислот і амінів. Усі поліаміди містять амідну (-СОNH-) групу, з якою пов'язані вуглеводневі ланки різної довжини, що повторюються. На практиці поліаміди позначають числом, яке вказує на довжину вуглеводневого ланцюжка. Поліаміди відрізняються високими фізико-механічними властивостями і використовуються для виробництва синтетичних волокон і пластичних мас. Температура плавлення 220 - 225 ^оС.

Не дивлячись на те, що поліаміди відносяться до одного з найбільш стійких в хімічному відношенні класів термопластичних матеріалів, вони також піддаються деструкції в процесі переробки у вироби і їх наступній експлуатації. Деструкція поліамідів обумовлена їх повільним окисленням, ініційованою дією короткохвильового випромінювання у видимій або ультрафіолетовій області спектру. Помітний вплив на цей процес чинить присутність пари води. При температурі вище за температуру плавлення при деструкції поліамідів виділяються вода, двоокис вуглецю і невелика кількість аміаку. При поглинання поліамідом УФ-випромінювання в результаті фотодисоціації утворюються вільні радикали. Фотодисоціація протікає в основному по зв'язках C - N. Алкоксильний радикал, що утворюється в результаті, розкладається. При дії випромінювань високих енергій (рентгенівське, нейтронне та ін.) полімерні ланцюги руйнуються, що призводить до зміни структури полімеру. Матеріал стає нерозчинним, менш еластичним і крихкішим. Поліаміди стійкі до біологічної деструкції і абсолютно стійкі до дії комах, включаючи термітів.



2.1.6 Поліуретан

Поліуретани - це полімери, що отримуються поліприєднанням ізоцианатів і багатофункціональних сполук, що мають не менше двох гідроксильних груп в молекулі (наприклад, гліколі, прості і складні поліефіри і тому подібне). В результаті утворюються макромолекули без відщеплення реагуючих груп. Для уретанів характерне угрупування атомів: . Наприклад, при реакції поліприєднання дихлорвугільних ефірів гліколів з діамінами отримують лінійний поліуретан з ланкою, що повторюється .

Істотною відмінністю поліуретанів, обумовленою хімізмом їх утворення, є чергування в полімерному ланцюзі ділянок різної хімічної природи - залишків молекул гліколя або поліефіру і диізоціанату. Таким чином, в лінійному полімерному ланцюзі знаходяться гетерозв'язки різної природи, окрім вуглець-вуглецевих (С-С), зв'язки типу С-О-С в гліколі і простих поліефірах, зв'язки СО-О- в складних поліефірах, зв'язки та ін.

На основі поліуретанів виробляють термопластичні поліуретани (ТПУ), що поєднують властивості вулканізованих каучуків і звичайних термопластів, а також у великому асортименті жорсткі, еластичні (поролон) і інтегральні пенополіуретани. Основні області використання ТПУ наведено у табл.2.3.

Таблиця 2.3 - Області використання ТПУ

Галузь	Використання
Машинобудування	ущільнення і прокладки, шланги і трубопроводи, зубчасті ремені, шестерні, шківи, абразивостійкі листові і плівкові матеріали, елементи конструкцій сільгоспмашин
легка промисловість	деталі взуття, елементи спортивного взуття, деталі ткацьких машин, синтетична шкіра, волокна, нитки
медицина	місткості, частини медичного устаткування



Пінополіуретани отримують у вигляді блоків або формованих деталей. Оскільки вони дуже легкі, перевезення готових виробів на далекі відстані невигідне, тому набагато зручніше перевозити компоненти і потім спінювати їх безпосередньо на місці застосування.

Еластичні пінополіуретани знайшли застосування в автомобільній, меблевій, авіаційній, швацькій промисловості. Використовуються для тепло- і звукоізоляції, як амортизуючий, набивальний і настильний матеріал, а також напівпродукт для отримання фільтрувальних матеріалів.

Жорсткі пінополіуретани застосовують для отримання тришарових конструкцій тепло- і звукоізоляції, відливання виробів у формах, виготовлення плавучих і непотоплюваних засобів.

Особливості деструкції. Поліуретани стійкі до кліматичних чинників в такому агресивному середовищі: бензині, бензолі, водних розчинах солей, маслах, вуглеводнях і спиртах. Руйнуються ацетоном, етилацетатом, 30 % соляною і 10% сірчаною кислотами, а також 15-20 % їдким натрієм.

При температурах нижче за температуру склування (50 - 80 ^оС) в поліуретанах не виявлено будь-яких структурних змін. З підвищенням температури в полімері відбуваються процеси реструктуризації, інтенсивність і характер яких залежать від використаних продуктів для їх виробництва. При температурі до 500 ^оС протікають процеси деструкції з виділенням ціаністого водню, оксидів азоту, формальдегіду, метану, води.

Термоокислювальна деструкція термопластичного поліуретану виявлена тільки на поверхні виробів та супроводжується зміною кольору. Зміни в пенополіуретанах більші і в основному залежать від використаної сировини для їх виробництва.

2.1.7 Поліетилентерефталат

Поліетилентерефталат (лавсан) належить до складних поліефірів, до складу елементарної ланки яких входять залишки терефталевої кислоти і етилгліколя, об'єднані складним ефірним зв'язком -СО-О- в довгий ланцюжок: .

Поліетилентерефталат (ПЕТФ) отримують при взаємодії етилгліколя з очищеною терефталевою кислотою або диметилтерефталатом. При швидкому охолодженні розплаву утворюється аморфний ПЕТФ. Окрім нього можуть виготовляти аморфно-кристалічний ПЕТФ і різні сополімери. При отриманні кристалічного ПЕТФ використовують різні добавки, що ініціюють процес кристалізації. Сополімеризація терефталатової кислоти з етиленгліколем і диметаноциклогексаноном супроводжується збільшенням вмісту в макромолекулі диетиленгліколевих ланок, і в результаті виходить модифікований аморфний поліефір - поліетилентерегліколь (ПЕТГ).

ПЕТФ не розчиняється у воді і при кімнатній температурі в більшості органічних розчинників, стійкий до жирів, масел, лугів, розбавлених кислот. По міцності він перевершує основні багатотоннажні полімери і конкурує з поліамідами, має високу жорсткість, ударну в'язкість, стійкість до повзучості. До 70-х років ПЕТФ в основному використовували для виготовлення волокон, високоміцних ниток і канатів, конденсаторної плівки, кіно- і магнітофонних плівок і в незначній кількості в машинобудуванні для виготовлення корпусних виробів і підшипників ковзання. Після розробки двостадійного процесу формування ПЕТ-пляшок зростання споживання поліефірів для упаковки склало понад 15% в рік. Температура плавлення складає для аморфного ПЕТФ 235 - 265 ^оС.

Вироби з ПЕТФ тверді на дотик, пружні, забарвлені в різні кольори, мають блискучу поверхню. Плівка жорстка, прозора або забарвлена, при зминанні дає звук шелесту, відрізняється високою міцністю, не розтягується.

Основні характеристики ПЕТФ зберігаються в інтервалі -60 - +80 ^оС. При температурі вище 80 ^оС деструкція плівок і волокон з ПЕТФ відбувається з помітною швидкістю в автокаталітичному режимі. Карбонільні групи, що утворюються, на кінцях полімерних фрагментів і молекули терефталевої кислоти служать каталізаторами процесу деструкції.

Деструкція ПЕТФ в розчинах кислот і лугів відбувається в тонкому реакційному шарі, тобто практично на поверхні зразка, при цьому утворюється шорстка поверхня. Проте при температурі вище 200 ^оС процес гідролізу протікає з досить великою швидкістю, особливо у присутності лугу.

Опромінення плівок з ПЕТФ прискорює процеси деструкції полімеру. У лабораторних умовах встановлено, що сонячне випромінювання зменшує життєздатність плівок з ПЕТФ до 40 років в сухих умовах, а при контакті з вологим ґрунтом (умови полігону ТПВ) - до 18 років. На полігоні ТПВ ПЕТФ проявляє інертність і не забруднює ґрунтові води. При спалюванні утворюються вуглекислий газ і вода.

З урахуванням сказаного можна стверджувати, що з полімерної складової полігону твердих побутових відходів можна отримувати вторинний полімерний матеріал з певними властивостями для виробництва корисної продукції.

2.2 Добавки та наповнювачі полімерних матеріалів

У полімерні матеріали вводять добавки для надання їм необхідних експлуатаційних властивостей і полегшення умов переробки. Добавки вводять в усі полімери, оскільки часто переробка і застосування полімерів, що не містять добавок, неможливі. Добавки, що вводяться, повинні диспергувати в полімері з утворенням досить однорідних композицій, мати стабільні властивості при зберіганні, в умовах переробки і експлуатації полімерного матеріалу.

Наповнювачі можуть впливати на найрізноманітніші властивості полімерів: міцність, твердість, теплопровідність, теплостійкість, стійкість до дії агресивних середовищ, діелектричні властивості та ін. За походженням наповнювачі діляться на органічні і неорганічні (мінеральні), по структурі - на порошкоподібні, волокнисті і листові. Механізм взаємодії полімеру з наповнювачем визначається хімічною природою цих матеріалів і характером поверхні наповнювача. Найбільший ефект досягається при виникненні між наповнювачем і полімером хімічних зв'язків або значних адгезійних сил. Наповнювачі, здатні до такої взаємодії з полімером, називають активними, що не взаємодіють з полімером - інертними. Останні застосовують головним чином для полегшення переробки полімерів і зниження вартості виробів. Вміст наповнювача в полімерному матеріалі, як правило, не перевищує 50 % (з розрахунку на полімер), в окремих випадках він складає до 90 %.

Пластифікатори застосовують для підвищення пластичності і розширення інтервалу високоеластичного стану полімерних матеріалів. Крім того, ці добавки полегшують диспергування в полімері сипких інгредієнтів, регулюють клейкість полімерних композицій, знижують їх в'язкість і температуру формування виробів. Найважливіша вимога до пластифікаторів - здатність поєднуватися з полімером. Як пластифікатори застосовують як індивідуальні органічні сполуки (наприклад, складні ефіри), так і різноманітні технічні суміші, (наприклад, нафтові мінеральні масла) з різним вмістом ароматичних, нафтенових і парафінових вуглеводнів. Для більшості полімерних матеріалів одночасно застосовують суміші пластифікаторів різних типів. Вміст пластифікаторів може змінюватися в широких межах; в деяких випадках він досягає 30-40 %.

Стабілізатори застосовують для захисту полімерів від старіння. Основні види стабілізаторів: антиоксиданти, які є інгібіторами термічної деструкції і термоокислювальної деструкції; антиозонанти - інгібітори озонного старіння; світлостабілізатори - інгібітори фотоокислювальної деструкції; антиради - інгібітори радіаційної деструкції. При виборі стабілізуючої системи необхідно враховувати можливість взаємного впливу різних інгредієнтів. Ряд барвників має властивості ефективних світлостабілізаторів, деякі наповнювачі (наприклад, сажа) зменшують окислення пластмас і гум. Ненасичені пластифікатори можуть взаємодіяти із стабілізатором і пригнічувати його дію. У ряді випадків проявляється взаємне посилення дії двох і більше стабілізаторів.

Барвники - застосовують для отримання забарвлених полімерних матеріалів. Для цієї мети придатні органічні барвники різних класів (пігменти і лаки, жиро-, спирто- і водорозчинні барвники ін.) і неорганічні пігменти. Барвники можуть вводитися в полімери у вигляді порошків, паст або гранул.

Зшиваючі агенти - вводять в полімери для створення на певній стадії переробки поперечних зв'язків між макромолекулами. Утворення цих зв'язків обумовлює підвищення міцності та ін. технічних властивостей полімерних матеріалів. Зшиваючі агенти умовно поділяють на вулканізуючі агенти (для каучуків) і отверджувачі (для пластиків).

Структуроутворювачі добавки впливають на процеси утворення надмолекулярних структур і сприяють отриманню матеріалів з бажаною структурою. Такими добавками можуть служити різні оксиди, карбіди, нітриди та ін. сполуки у вигляді тонкодисперсних порошків, а також деякі солі органічних кислот, поверхнево-активні речовини та ін. Ці компоненти сприяють виникненню в полімерному матеріалі дрібнокристалічної структури, що характеризується поліпшеними фізико-хімічними властивостями. Рівномірний розподіл структуроутворювачів в полімері пов'язаний зі значними труднощами, оскільки їх вміст складає всього 0,1 - 1,0 %.

Пороутворювачі - вводять для отримання полімерних матеріалів пористої структури. Така структура створюється в результаті протікання фізичних процесів, що призводять до виникнення в масі полімеру парогазової фази, або хімічних реакцій, що супроводжуються виділенням газоподібних продуктів. У першому випадку пороутворювачами служать хімічно інертні низькомолекулярні вуглеводні, що володіють в газоподібному стані низьким коефіцієнтом дифузії, в другому - сполуки, які або розкладаються при певній температурі з виділенням газоподібних продуктів, або виділяють ці продукти в результаті взаємодії з полімером чи іншими інертними полімерними матеріалами.

Мастила - застосовують з метою зниження клейкості і запобігання прилипання полімерних матеріалів до робочих поверхонь устаткування. Мастилами служать парафіни, віск та ін. речовини, схильні до міграції на поверхню полімеру. Вони полегшують також диспергування в полімері сипких інгредієнтів і сприяють підвищенню озоностійкості полімерних матеріалів.

Антипірени - добавки, що знижують горючість полімерного матеріалу, утрудняють його займання і уповільнюють процес поширення полум'я. Ці добавки не повинні погіршувати основні властивості матеріалу - міцність, теплостійкість та ін., повинні мати достатню атмосферостійкість, низьку токсичність і не взаємодіяти з іншими компонентами в умовах переробки. Найбільш доцільне введення антипіренів в полімерний матеріал при його виготовленні або перед переробкою. Проте вони можуть застосовуватися також у вигляді покриття. Антипіренами служать головним чином галогеновмісні сполуки, похідні фосфору, ізоціанати, сполуки сурми, а також їх комбінації.

Антистатики перешкоджають виникненню і накопиченню статичної електрики в конструкціях і виробах з полімерних матеріалів.

Антимікробні агенти - добавки, що перешкоджають зародженню і розмноженню мікроорганізмів. Пігменти, здатні до сильного поглинання ультрафіолетового випромінювання, є хорошим захистом для пластмас.

2.3 Зміна властивостей полімерів при їх старінні

При експлуатації або зберіганні полімери старіють, що проявляється в несприятливій зміні їх властивостей. Старіння полімерів може бути наслідком як фізичних процесів, наприклад мимовільної кристалізації або "випотівання" пластифікатора, так і хімічних процесів, з яких найбільше значення мають структуризація і деструкція.

Деструкція полімерів може протікати в результаті розриву або розпаду (деполімеризації) основного ланцюга, відщеплення або руйнування бічних груп макромолекул. Розрізняють фізичну і хімічну деструкції. Фізична деструкція протікає під дією тепла, світла, випромінювань високої енергії, при механічній дії і відповідно називається термічною, фотохімічною, радіаційною, механохімічною деструкцією. Хімічна деструкція полімерів спричиняється дією хімічних агентів - кислот, лугів, води, кисню та ін. При старінні полімерів в реальних умовах деструкція відбувається під впливом чинників, що, як правило, призводить до збільшення швидкості цього процесу. Оскільки переробка, а часто і експлуатація полімерів пов'язані з дією високих температур, а при цьому полімери зазвичай знаходяться у контакті з повітрям, найбільше значення мають термічна і термоокислювальна деструкція полімерів.

Термічна деструкція полімеру протікає при високих температурах в інертній атмосфері або у вакуумі. Іноді цей процес називають піролізом. В більшості випадків термічний розпад полімерів протікає як ланцюговий радикальний процес із стадією ініціації, зростання і обриву ланцюга. Ініціація термічного розпаду здійснюється за рахунок розриву хімічних зв'язків двох типів - слабких (наприклад, аллильних або перекисних) і зв'язків основного ланцюга. Відповідно до цього термічний розпад більшості полімерів протікає в дві стадії - при різних температурах і з різними енергіями активації. Основна маса полімеру, як правило, розпадається на другій стадії термічного розпаду. В результаті термічної деструкції полімер розпадається на леткі продукти, склад яких визначається співвідношенням швидкостей елементарних реакцій зростання ланцюга.

Деполімеризація карболанцюгових полімерів протікає по радикальному механізму, а для гетероланцюгових полімерів характерніший іонний механізм (наприклад, для поліформальдегіду). Термодинамічними умовами деполімеризації є Т > Т_п або [М] < [М]_равн. Для більшості полімерів вінілових мономерів при Т>200 ^оС рівноважні концентрації мономерів не перевищують 10^-3 - 10^-5 Моль/л. Проте при високій температурі мономер, що утворюється в результаті дополімеризації, швидко випаровується, тому умова [[М] < [М]_равн не виконується.

Дотримання термодинамічних критеріїв є необхідною, але не достатньою умовою деполімеризації. Для її розвитку треба, щоб макрорадикали з активним центром на кінці ланцюга були досить стійкі, а полімер не містив рухливих атомів кисню, що знаходяться при третинних атомах вуглецю. Як відомо, міру стабілізації активного центру на кінці ланцюга можна якісно оцінити за величиною параметра Q. Отже, реакція деполімеризації переважатиме при термічному розпаді полімерів, що містять четвертинні атоми вуглецю в основному ланцюзі і отримані з мономера з високим значенням параметра Q.

2.4 Деструкція полімерів

2.4.1 Механодеструкція термопластів

При дії великої механічної напруги як в твердому полімері, так і в розчині може відбуватися розрив макромолекул. Механодеструкція є специфічною реакцією для полімерів; вона пов'язана з ланцюговою будовою і відносно малою рухливістю їх макромолекул і за своїм механізму дуже близька до термодеструкції. У обох випадках хімічні процеси мають ланцюгову природу, вони ініціюються радикалами, що утворюються при розриві хімічного зв'язку основного ланцюга. Для ряду полімерів встановлено, що продукти і енергії активації термо- і механодеструкції практично однакові. Тому механодеструкцію полімерів можна розглядати як термічну деструкцію, активовану механічною напругою. Дія механічних сил призводить до помітного зменшення міцності хімічних зв'язків.

Доведено, що процеси механодеструкції і механічного руйнування полімерних тіл тісно пов'язані. Відносно невеликі деформації призводять лише до зміни конформацій макромолекул, значні деформації викликають напругу в хімічних зв'язках і деформацію валентних кутів. Оскільки напружені хімічні зв'язки ослаблені, вони легко розриваються. Макрорадикали, що утворилися, ініціюють реакції, у тому числі утворення серединних радикалів в результаті реакції передачі ланцюга. Серединні радикали також є механічно напруженими, тому вони легко розпадаються з генеруванням кінцевих радикалів. Таким чином, в результаті ланцюгового розпаду за ланцюговим механізмом хімічних зв'язків в напружених областях полімеру виникають мікротріщини, які, з'єднуючись, утворюють макротріщину. Уявлення про провідну роль механодеструкції при механічному руйнуванні полімерів дає сучасна теорія механічної міцності полімерних матеріалів.