Улучшение эластичности покрытия на основе отходов полистирола

Химия/ 1. Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

К.т.н. Хорошилова Т.И., Гапоненко Т.Н.

Мелитопольский государственный педагогический университет имени Богдана Хмельницкого, Украина.

Улучшение эластичности покрытия на основе отходов полистирола.

Количество отходов полимерных материалов, в том числе отходов полистирола, из года в год увеличивается, что грозит нарушением экологического равновесия в природе, потому что отходы полимеров не только захламляют территорию, но многие из них небезопасны и не подвергаются биоразложению в течение многих десятков лет, то есть активно накапливаются в природе.

Использование отходов полистирола полезно не только в экологическом аспекте, но и в экономическом, так как превращение отходов во вторичное сырье является одним из путей повышения конкурентоспособности химической отрасли [1].

В последнее время появляются работы, посвященные утилизации и поиску путей использования отходов полистирола как вторичного сырья [2,3], в том числе рекомендуется из отходов полистирола изготавливать покрытия, лаки. Однако покрытия из отходов полистирола обладают некоторыми недостатками, в том числе низкой эластичностью.

Целью данного исследования является повышение эластичности покрытий на основе отходов полистирола.

Объектом исследования служили как технологические отходы полистирола Горловского производства, так и отходы потребителей в виде всевозможной тары, деталей электротехнического назначения, вазы, подвески светильников «Каскад», футляры ручек и др.

Идентификацию отходов полистирола производили известными методами [4].

Известно, что покрытия из полистирола обладают рядом ценных свойств, а именно: исключительной водостойкостью, стойкостью к действию щелочей, сохранением окраски в течение длительного времени, высокими диэлектрическими показателями.

К сожалению, покрытия из полистирола имеют повышенную хрупкость; в изделиях из отходов полистирола этот недостаток усугубляется.

С целью улучшения эластичности покрытий на основе отходов полистирола нами использован метод совмещения полистирольного раствора из отходов с оксидированными растительными маслами.

В литературе [5] имеются ссылки на то, что полистирольные покрытия могут быть модифицированы окисленным соевым маслом. Однако Украина богата подсолнечным маслом, поэтому наряду с соевым мы подвергли испытаниям также подсолнечное масло.

Как видно из таблицы 1, подсолнечное и соевое масла близки по содержанию ненасыщенных жирных кислот.

Таблица 1

Состав растительных масел

Наименование растительных масел	Содержание ненасыщенных жирных кислот (%)
Наименование растительных масел	Олеиновая С₁₈	Линолевая С₁₈	Линоленовая С₁₈
Подсолнечное	33,3	39,8	-
Соевое	32-35	51,5-57	2-3

Известный стандартный способ стерилизации растительных масел отличается сложностью. Наш способ модификации полистирольного покрытия относительно простой, не требует применения сложного оборудования.

Окислительную полимеризацию (оксидацию) масел проводили путем продувания воздуха через слой масла при 50-150⁰С в присутствии соли марганца. Далее оксидированное масло сополимеризовали со стиролом, полученным путем деполимеризации отходов полистирола, или совмещали оксидированное масло с раствором отходов при температуре 60±10⁰ С и перемешивании (45 об/мин) в течение 4-5 часов.

Модифицированное покрытие на основе полистирола обладает повышенной эластичностью вследствие уменьшения количества двойных связей, а значит, и уменьшение количества поперечных связей в готовом покрытии, что подтверждается данными (рис.1) по снижению йодного числа ненасыщенных жирных кислот после оксидации.

Рис.1. Величина йодного числа ненасыщенных жирных кислот

1.Олеиновая кислота

2.Линолевая кислота

3.Линоленовая кислота

Как видно из таблицы 2, по сравнению с олеиновой кислотой удельное содержание двойных связей у линоленовой кислоты в 3 раза больше, а у линолевой – 2 раза больше.

Таблица 2

Некоторые свойства ненасыщенных жирных кислот

Наименование кислоты	Молекулярная масса	Количество двойных связей
Олеиновая	282,46	1
Линолевая	280,43	2
Линоленовая	278,42	3

На основании данных таблиц 1 и 2 можно подсчитать, что двойных связей в подсолнечном масле в 1,4 раза меньше, чем в соевом. Из этого следует, что покрытия на основе подсолнечного масла будут эластичнее, чем на основе соевого, что и подтверждается на практике; оксидация масел вносит свой положительный вклад в повышение эластичности.

Наши исследования показали, что эластичность пленок на основе отходов полистирола, измеренная нами путем наматывания пленки на стержень диаметром 2 мм, показали, что эластичность пленки, модифицированной оксидированным подсолнечным маслом в 1,5 раза выше, чем пленки, модифицированной оксидированным соевым маслом.

Литература

1. Абрамов В.В., Чалая Н.М. Обзор международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития машиностроения, технологий в производстве, переработке пластических масс и вторичного их использования» на выставке «Индустрия пластмасс», 2003 // Пластические массы, 2003, № 5. – с. 4-9.

2. Суберляк О.В., Левицький В.С., Моравський В.С., Тарнавський А.Б. Полімерні композиції з відходів полістиролу // Хімічна промисловість України, 2006, № 6. – с. 13-16.

3. Хорошилова Т.І., Кулик Г.Ю., Кривенко І.В. Покриття з відходів полістиролу // Збірник матеріалів IV Міжнародної наукової Інтернет – конференції «Нові виміри сучасного світу», Мелітополь. – 2008. – с. 50-51

4. Аналитическая химия полимеров под редакцией Г. Клайна, М.: Мир.- 1966.- 384 с.

5. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе, Москва- Ленинград: Химия. – 1964. - 784 с.