Plastics_9_2024

П Л А С Т И К С № 9 ( 2 4 8 ) 2 0 2 4 w w w . p l a s t i c s . r u 12 ТЕМА НОМЕРА/ РЕЦИКЛИНГ В РОССИИ И МИРЕ Механическая деструкция Механическая деструкция — один из наиболее важных для практики видов деструкции полимеров. Она происхо- дит в результате действия механиче- ских напряжений, которые возникают при механическом нагружении по- лимера в процессе переработки или эксплуатации (рис. 3). Так как энергия, необходимая для перемещения макро- молекул, превышает энергию химиче- ской связи, механические воздействия приводят к расщеплению отдельных связей макромолекул, оказавшихся в зоне случайной концентрации механи- ческих напряжений [3]. Вероятность механодеструкции сни- жается с ростом энергии связей в основ- ной цепи. Разветвленные макромолекулы деструктируются легче, чем линейные, более жесткие полимеры деструктиру- ются интенсивнее. Механодеструкция осуществляется только согласно цепному механизму по основной цепи и вызывает понижение степени полимеризации до некоторого предела (100-1000 звеньев). Для ста- билизации макрорадикалов, то есть об- рыва цепи, можно вводить специальные добавки — акцепторы свободных радика- лов, которые регулируют молекулярную массу полимера [4]. Технологические факторы и риск деструкции Исходя из вышеизложенных меха- низмов деградации и деструкции поли- меров в процессе производства изделий (при штатном серийном выпуске), мож- но заключить, что основными фактора- ми их разрушения или снижения стой- кости к условиям окружающей среды в дальнейшем процессе эксплуатации являются любые процессы, передаю- щие макромолекулярным цепочкам из- лишнюю энергию, которая не требуется для их пластикации. Таковыми являются перегрев, излишнее напряжение сдвига и энергия окисления. Таким образом, задачей технолога для достижения цели снижения деструк- ции первичного полимера является сни- жение уровня излишней энергии или компенсация ее воздействия. Основными мероприятиями при выполнении этой за- дачи являются следующие: — определение оптимального темпе- ратурного режима материального ци- линдра. Высокая температура приводит к термодеструкции, а также к повышенному окислению, низкая температура — к по- вышению напряжения сдвига и механоде- струкции, а также риску более интенсив- ного окисления в зоне компрессии; — определение оптимальной ско- рости пластикации. Высокая скорость ведет к повышению напряжения сдвига и механодеструкции, низкая — к повы- шенному перегреву за счет увеличения времени нахождения полимера в со- стоянии расплава, а также повышенной степени окисления; — определение оптимальной геоме- трии шнека. Короткий шнек уменьшает воздействие температуры, но увеличива- ет напряжение сдвига; барьерный шнек также увеличивает механодеструкцию, но снижает степень температурного и окислительного воздействия за счет равномерной пластикации; — использование добавок, позволя- ющих уменьшить воздействие деструкти- рующих технологических факторов или позволяющих ингибировать химическую реакцию деструкции за счет гашения ак- тивных радикалов. При проведении таких оценок можно использовать матрицу многофакторного эксперимента по методу Тагучи с целе- выми показателями в виде различных признаков деструкции, например кар- бонильного индекса. Межмолекулярные взаимодействия Рисунок 3. Механизм разрушения макромолекулы при механодеструкции ЛИТЕРАТУРА 1. ФГБУ РАНМинистерства науки и высшего образования Российской Феде- рации. Экспертное заключение по результатам научно-исследовательских работ «Исследование технологических, физико-химических и эксплуатационных свойств полимерных материалов различной химической природы при многократной пере- работке». — М. — 2024. 2. Николаев А.Ф., Крыжановский В.К., Бурлов В.В. Технология полимерных материалов. — СПб: «Профессия». — 2008. — 533 с. 3. Шумилкина О.В. Исследование механодеструкции полимерных реагентов буровых промывочных жидкостей / Тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15. — 2012. 4. Курс лекций по дисциплине «Химия и физика полимеров» (для студентов специальности «Технология переработки полимеров») / Сост. Мякухина В.Т. — Северодонецк, изд-во СТИ.— 2004. — 89 с.