Справочник

Периодическая таблица полимеров

Определение вида пластмассы по образцу

Основные упрощенные методы идентификации пластмасс:

Определяется поведение при нагреве. Устанавливается, является ли оцениваемый образец пластмассы термопластом или относится к термореактивным материалам. Это разделение на основные типы полимеров достаточно просто осуществить, приложив к образцу нагретый паяльник или горячую палочку. Если при этом материал размягчится, то это — термопласт. Если нет, то — реактопласт (термореактивная смола).

Оценивается плотность испытываемого образца пластмассы по принципу «плавает» (плотность меньше 1 г/см³) или «утонет» (больше 1 г/см³).

Определяется твердость, пластичность материала при изгибе.

Испытание на горение — анализируется поведение образца пластмассы а открытом источнике огня, а так же продукты сопутствующего процесса окисления (характер горения, выделяемый запах, звук)

Полимер	Поведение при нагреве	Плотн., г/см³	Твердость, пластичность	Цвет пламени	Запах при горении	Темп горения	Характер горения
ПВД ПНД	Размягчается, плавится, образует капли	0,95 — 0,97	Твердый, пластичный материал	Голубой с желтой верхушкой	Горящего парафина (потушенной свечи)	Легко воспламеняется, быстро горит	Горит почти без копоти и после удаления из пламени
ПП	Плавится и течет, становится прозрачным, а при остывании мутнеет	0,90 — 0,92	Твердый, эластичный	Голубой с желтой верхушкой	Резкий, напоминающий дизельное топливо	Легко воспламеняется, медленно горит	Горит почти без сажи, без копоти и после удаления из пламени, образует капли и нити
ПС, УПС	Размягчается, плавится, вытягивается в нити	1,04-1,05	Твердый, хрупкий	Оранжевый, желтый	Сладковатый, цветочный, светильного газа	Легко воспламеняется, вспыхивает при поджигании, быстро горит	Горит и вне горилки, образует много сажи, коптит с дымом
САН	Размягчается, плавится, вытягивается в нити	1,07-1,08	Твердый	Оранжево-желтый	Сладковатый запах стирола	Легко воспламеняется, быстро горит	Горит и после удаления из пламени, образует много копоти
АБС-пластик	Плавится	1,04-1,05	Твердый, пластичный материал	Голубой с желтыми краями, оранжево-желтый	Резкий, горящей резины и стирола	Легко воспламеняется, быстро горит	Горит легко и вне пламени с образованием копоти, хлопья копоти взмывают вверх
ПВХ	Трудогорюч, при вынесении из пламени	0,45 — 0,60	Эластичный	Зеленовато-желтое, по кромке зеленое	Резкий (хлороводо-рода)	Воспламеняется с трудом, медленно горит	Вне горелки самопроизвольно затухает, образует белый дым
Пентапласт	Плавится	0,94 — 0,96	Пластичный	Зеленое с голубой верхушкой	Очень резкий (хлороводо-рода)	Легко воспламеняется, медленно горит	Горит, образует белый дым, самозатухает
ПММА	Размягчается, плавится	1,19	Твердый, непластичный материал	Синее с белой верхушкой	Сильный цветочно-плодовый	Легко воспламеняется, быстро горит	Горит легко и вне горелки, немного коптит
ПФА	Размягчается	1,41-1,43	Твердый	Синеватое, голубое	Резкий, формальдегида	Воспламеняется с трудом, медленно горит	Горит без дыма, затухает вне горелки
ПК	Размягчается, плавится	1,21	Твердый, эластичный	Оранжевое или желтое, неспокойное	Запах фенола	Воспламеняется с трудом, медленно горит	Горит с образованием черного дыма, постепенно затухает с образованием пузырей
ПА	Размягчается, плавится	1,18	Твердый	Голубое с желтой каймой	Горелой шерсти, жженого рога	Воспламеняется с трудом, медленно горит	При горении может вспениваться, течет нитью, выделяется белый дым без сажи
ПУ	Размягчается, плавится	0,99	Твердый, пластичный	Синеватое, с желтыми краями, светящееся	Острый	Легко воспламеняется, весьма ядовит, опасен для здоровья, быстро горит	При горении выделяется черный слабый дым, течет по каплям

Основные аппаратурные методы идентификации пластмасс:

Метод	Содержание	Применение
Фурье-инфракрасная спектроскопия	Получаемая прибором интерферограмма преобразуется в ИК-спектр через уравнение Фурье по косинусам.	Полимеры
Жидкостная хроматография	Принцип метода состоит в разделении компонентов смеси, основанный на различии в равновесном распределении их между двумя не смешивающимися фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна.	Распределение макромолекул по размерам
Гель-фильтрация или эксклюзионная хроматография (ситовая, гель-проникающая, гель-фильтрационная хроматография)	В ходе исследования молекулы веществ разделяются по размеру за счёт их разной способности проникать в поры стационарной фазы.	Исследования смесей, фосфоритов, пластификаторов, лубрикантов
Газовая хроматография	Этот метод можно использовать для анализа газообразных, жидких и твёрдых веществ с молекулярной массой меньше 400, которые должны удовлетворять определённым требованиям, главные из которых — летучесть, термостабильность, инертность, лёгкость получения. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют, как правило, органические вещества, поэтому газовую хроматографию широко используют как серийный метод анализа органических соединений.	Остаточные мономеры, не полимерные компоненты, пластификаторы
Дериватография (термогравиметрия)	Измерение потерь массы образцов пластмасс в зависимости от величины и (или) скорости изменения температуры. Температуры отверждения, плавления, деструкции Содержание твердых неорганических наполнителей	Используется для идентификации ингредиентов в смесях, которые различаются по относительной стабильности индивидуальных компонент.
Термосканирование	Предназначен для определения температуры и оценки фазовых переходов и других процессов, связанных с поглощением или выделением тепла	Полимеры
Дифференциальная сканирующая калориметрия	Согласно методу измеряется количество энергии, поглощенной образцом или выделившейся из образца при непрерывном повышении или понижении температуры или при выдержке материала при постоянной температуре./td>	Полимеры
Рентгеноструктурный анализ	Для качественной и количественной идентификации добавок, которые присутствуют в большинстве полимерных композиций, определения присутствия загрязнений, а также оценки следовых количеств различных элементов в полимерах и мономерах. Для осуществления рентгеновского анализа используют инструменты двух типов — спектроскопию излучения по длине волн и по их энергии.	Наполнители Огнезащитные добавки Стабилизаторы
Термомеханический анализ	Предназначен для определения температурной зависимости расширения или сжатия материала, а также для измерений температурных зависимостей модуля упругости и вязкости полимеров. Этот метод позволяет найти точку размягчения и охарактеризовать вязкоупругие свойства материала во всем температурном диапазоне.	Наполнители Лубриканты Молекулярный вес полимера
Ядерный магнитный резонанс	Идентификации органических молекул и определения их структуры. Ядра некоторых атомов в молекуле могут находиться в различных положениях в отношении ориентации их спина. Если на такое ядро наложить магнитное поле, то различие в спинах приводит к расщеплению энергетических уровней. Далее на молекулу дополнительно воздействуют слабым осциллирующим магнитным полем. При некоторых конкретных и точно определенных частотах наступает резонанс колебаний и этот эффект регистрируется и усиливается	Полиэфиры Кремнийорганические соединения Фенольные смолы
Хроматография	Представляет собой аналитический метод, основанный на разделении компонентов смеси, которые проходят с различными скоростями через колонку, заполненную одной и той же разделяющей средой.	Остаточные мономеры Не полимерные компоненты Пластификаторы
Масс-спектроскопия	Для получения детальной информации о строении полимера. Процедура анализа состоит в том, что исследуемое вещество нагревается и помещается в вакуумную камеру. На пары воздействует электронный пучок, который ионизирует либо молекулу в целом, либо ее фрагменты. Образовавшиеся ионы ускоряются в электрическом поле, а при прохождении через магнитное поле линии их движения искривляются, так что направление движения зависит от скорости и отношения массы к заряду. Это в итоге приводит к разделению по массе (электромагнитное разделение). Благодаря тому что кинетическая энергия более крупных ионов больше, они движутся по более длинной дуге по сравнению с легкими ионами, и это служит основной для идентификации вещества. По выходе из магнитного поля ионы собираются в ловушки.	Полимеры
Микроскопия — оптическая, электронная, сканирующая, атомно-силовая	Метод используется для получения информации о поверхностной морфологии образцов, включая идентификацию загрязнений и анализа структуры смесей и сплавов. Метод оптической микроскопии включают в себя два класса исследований — сканирующая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия.	Для исследования структуры тонких пленок.

Переработка пластика: сбор и переработка пластиковых отходов

На современном этапе развития производства пластик — один из самых популярных материалов. Низкая стоимость, возможность переработки пластика, довольно-таки высокие эксплуатационные характеристики и универсальность делают его востребованным многими отраслями промышленности. Вместе с тем пластиковые отходы — один из самых опасных врагов экологии.

Посудите сами — период распада пластика растягивается на десятилетия (зависит от технологии его изготовления), а отходов, производимых за год, крупным заводом, специализирующимся, предположим, на выпуске молочной продукции, хватит на то, чтобы полностью покрыть территорию небольшого городка. Но вместо того, чтобы бездействовать и просто ужасаться урону, наносимому живой природе, можно попытаться минимизировать вред и вместе с тем заработать. Притом очень даже неплохо.

Переработка пластика, ставшего отходами, — развивающееся направление с пока еще очень низкой конкуренцией и отсутствием жестких входных барьеров. Главные преимущества — отсутствие дефицита сырья и недорогое оборудование: так, к примеру, купив один пресс для ТБО (или же многофункциональный пресс для ПЭТ-бутылок) можно создать собственное мини-предприятие. Договориться с местными заводами, магазинами, жилищными агентствами, арендовать помещение для хранения и первичной обработки, приобрести пакетировочный пресс, нанять двоих сотрудников, один из которых будет выполнять функции водителя и грузчика, другой — заниматься сортировкой и прессовкой.

Полученный продукт уже можно сдавать на перерабатывающие заводы с большой выгодой — разница в цене между обычным пластиком и прессованным составляет пять-семь раз. То есть рентабельность налицо, даже с учетом того, что за первоначальное сырье придется платить (чего можно избежать при правильном подходе к проблеме). Этот сценарий построения бизнеса требует минимальных затрат, но и миллионов принести вряд ли сможет, конечно, если не расширять свое производство.

Однако если позволяют средства, лучше изначально создавать предприятие, на котором можно осуществить все стадии переработки пластика (мы рассматриваем механизированную переработку — она не такая дорогая, как химическая, и ко всему — более экологичная).

Этапы переработки пластика

Их всего четыре:

Дробление — измельчение с помощью роторной дробилки для пластмасс или шредера промышленного и твердых, и легковесных отходов из пластмассы: ящики, корпусные детали, ПЭТ-бутылки и ПЭ/ПП-бутылки, аккумуляторы, листы, канистры, пенопласт, мелкие и средние отходы литья, пленка всех видов.
Очистка — мойка системы Назарова очищает полимерные материалы — ПВД, ПНД, АБС, ПП, ПЭТФ, ПВХ и другие от всевозможных загрязнений. Это может быть солидол, цемент, кофе, масла, мука, глина, сахар, химические реагенты, нефть, мел и прочее.
Агломерация — процесс спекания раздробленных кусков пленки в мелкие неправильной формы шарики. Для этого используют агломератор для полимеров — специальное оборудование.
Грануляция — переработка пластмасс (полимерных отходов) в виде раздробленных ПЭ, ПС, ПП в гранулы из полимера, которые будут использоваться дальше. Полученное в результате грануляции сырье (гранулят) — однородной и чистой структуры. Вторичный гранулят используют для самых разных изделий — полимерных мешков, труб, пленок, профиля, упаковочной ленты, дюбелей, мебельной фурнитуры и других.

Для такого предприятия пресс для вторсырья не понадобится. Будет нужно другое оборудование — мойка для полимеров, дробилка для пластика (можно использовать другие измельчители для полимера), агломераторы или грануляторы (а может, все вместе). Можно немного сэкономить и исключить второе и последнее оборудование. Но качество конечного продукта будет хуже. Соответственно, стоимость его будет ниже.

Помещение для подобного производства понадобится побольше, чем для прессовки мусора. Аренда будет дороже, понадобится минимум 4 сотрудника. Но и окупаемость будет быстрее — не полгода, и квартал. Просто сложите стоимость линии, расходы на аренду, зарплату, стоимость лицензий и сертификатов, стоимость сырья (самые выгодные — ПЭТ-бутылки, а их достать можно просто даром). Линия не самой большой мощности за месяц переработает примерно пятьдесят тонн пластиковых отходов, выдав больше тридцати тонн вторичного сырья.

Осталось узнать цену полимерных гранул в вашем регионе. Практически уверены, что сумма всех расходов будет больше стоимости конечного продукта в месяц раза в 2-3.

Назовите сходу хоть один бизнес, доставляющий радость и приносящий пользу всем — и хозяину, и окружающим. Вы получаете очень прибыльное предприятие, природа — улучшение экологической обстановки. И это присуще любому предприятию — и маленькому с одним прессом ПГП и одним рабочим, и более солидной линии.

Какой бы масштаб бизнеса вы не выбрали — мини-предприятие, для которого нужны лишь прессы ПГП и пара крепких рук, или же небольшой специализированный завод, который будет проводить полную переработку пластиковых отходов, — неизменными будут две вещи. Первая — доход, конечно, зависящий от объемов производства, однако всегда превышающий издержки и стабильный, вторая — вклад в улучшение экологии.

Таким образом, организуя бизнес по переработке отходов, вы не только получаете прибыль, но и совершаете доброе дело, которое принесет пользу.

Значение слов:

Полимеры (от греч. polys — многочисленный, обширный и meros — доля, часть) — вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Пластические массы (пластмассы, пластики) — материалы, представляющие собой композицию, связующую основу которой составляет полимер. Они могут содержать наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и др. В зависимости от характера превращений, происходящих в полимере при формовании изделий, они подразделяются на термопласты и реактопласты. Для производства пластиковых бамперов используются оба вида пластмассы.

Термопласты (термопластичные пластмассы) — материалы, сохраняющие способность многократно плавиться при нагревании. Поэтому детали, изготовленные из термопласта, поддаются сварке.

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — материалы, в которых при формовании изделия происходят необратимые химические реакции, приводящие к потере способности плавиться при нагревании. Они стойки к растворителям или незначительно набухают под их воздействием. Детали из этого вида пластмасс НЕ поддаются сварке.

Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание) — способность одного материала удерживаться на другом при различных механических и климатических воздействиях. Например: лакокрасочного покрытия на стали, клея на пластмассе и т.д.

Сварка пластмасс

Формально ничего сложного в сварке пластмассы нет. Нагрел до нужной температуры, соединил, дал остыть. Однако важный момент — нагрев до нужной температуры. Я бы выделил такие градации нагрева:

Нагрев до температуры пластичности — материалу можно придать определенную форму, изгиб в нужном направлении.
Нагрев до температуры плавления — можно сваривать поврежденные участки, добавлять недостающие вставки.
Нагрев до температуры разрушения — материал после этого остынет и внешне вам даже будет казаться что процесс пайки увенчался успехом, однако шов будет хрупким и будет содержать продукты разложения пластмассы — что естественно скажется на его прочности.

Тип материала	Температура плавления, градусы	Температура разрушения пластика, градусы
ABS	350	380-400
PA	400	450-470
PC	350	380-400
PE (мягкий/твердый)	270/300
PP	300	350-370