Термо - і фотоокислювальна деструкція - Використання вторинної полімерної сировини
Велике практичне значення має термоокислювальна і фотоокислювальна деструкція. Перша може привести до швидкого руйнування полімеру в процесі переробки або експлуатації при підвищеній температурі, друга викликає погіршення його механічних властивостей при експлуатації в умовах природного освітлення.
Термоокислювальна деструкція - це ланцюговий радикальний процес, що включає стадії окислення і термічного розпаду полімерів. Окислення полімерів, що містять зв'язки С-Н, протікає аналогічно ланцюговому радикальному окисленню вуглеводнів із стадіями ініціації, розвитку і обриву кінетичного ланцюга. Елементарним актом ініціації ланцюгового процесу окислення є реакція 2.1
. (2.1)
Вона протікає з набагато меншою швидкістю, тому має менше значення, ніж реакція ініціації радикалами, що утворюються в результаті розпаду і перетворення випадкових домішок. До них відносяться, наприклад, окислені фрагменти макромолекул, іони змінної валентності каталізатора, що беруть участь в окислювально-відновних реакціях.
Реакція розвитку ланцюга полягає у взаємодії алкільних радикалів з молекулою кисню, що зрештою призводить до утворення пероксидів за рівнянням 2.2:
(2.2)
При ініційованому окисленні процес протікає таким чином (реакція 2.3, 2.4):
. (2.3)
. (2.4)
Обрив кінетичних ланцюгів здійснюється в результаті бімолекулярної взаємодії радикалів шляхом рекомбінації або диспропорціонування. У цих реакціях можуть брати участь як алкільні, так і алкоксильні радикали, високо - і низькомолекулярні. Ланцюгове окислення полімерів можна розглядати як естафетне заміщення вільної валентності, що супроводжується поглинанням кисню і утворенням гіропероксида. Внаслідок міграції вільної валентності процес окислення швидко захоплює увесь об'єм зразка полімеру. Розпад гідропероксидів, що виникають при окисленні полімеру, призводить до додаткового утворення вільних радикалів і, отже, виродженому розгалуженню ланцюга. В результаті швидкість окислення збільшується, тобто процес набуває автокаталітичний характер. Розпад гідропероксидів може проходити по-різному за рівняннями 2.5 - 2.7:
(2.5)
(2.6)
(2.7)
За рахунок відносно малої швидкості дифузії в твердому полімері вихід радикалів не перевищує 10 %. З цієї ж причини реакція окислення полімерів часто протікає в дифузійному режимі, коли загальна швидкість процесу визначається не швидкістю хімічної взаємодії, а швидкістю дифузії кисню. Так, при окисленні зразка поліпропілену завтовшки 4 мм при 130 ОС протягом 70 хв. поверхневий шар завтовшки 0,3 мм містить до 90 % гідропероксиду, що утворився.
Оскільки енергія активації хімічної реакції зазвичай більше, ніж енергія активації дифузії, з підвищенням температури швидше росте швидкість хімічного процесу. Тому дифузійний режим окислення характерніший для високотемпературних процесів.
Окислення полімерів при високій температурі супроводжується швидким зменшенням їх молекулярної маси. Розрив ланцюгів відбувається за рахунок розпаду серединних алкоксильних радикалів, що утворюються при розкладанні гідропероксидних груп:
В результаті цієї реакції утворюються кінцеві алкільні радикали, реакції яких разом з реакціями серединних алкільних радикалів призводять до появи продуктів, характерних для термічного розпаду полімерів, - мономера, насичених і ненасичених вуглеводнів. Специфічним продуктом окислення полімерів є вода, що утворюється в результаті розкладання гідропероксидних груп.
Фотодеструкція призводить до ініціації процесів окислення і, отже, до старіння полімерів. З цієї точки зору цей процес небажаний. Нижче будуть розглянуті шляхи його запобігання. В деяких випадках фотодеструкція полімерів використовується з певною практичною метою. Як приклад можна вказати на розробку рецептур полімерних пакувальних матеріалів, що саморозкладаються, а також на використання фотохімічних процесів зшивання і деструкції "фоточутливих" полімерів при виготовленні електронних мікросхем методом фотолітографії.
Похожие статьи
-
Деструкція полімерів, Механодеструкція термопластів - Використання вторинної полімерної сировини
Механодеструкція термопластів При дії великої механічної напруги як в твердому полімері, так і в розчині може відбуватися розрив макромолекул....
-
Зміна властивостей полімерів при їх старінні - Використання вторинної полімерної сировини
При експлуатації або зберіганні полімери старіють, що проявляється в несприятливій зміні їх властивостей. Старіння полімерів може бути наслідком як...
-
Поліамід - Використання вторинної полімерної сировини
Поліамідами називають полімери ряду амінокислот або багатофункціональних карбонових кислот і амінів. Усі поліаміди містять амідну (-СОNH-) групу, з якою...
-
Поліетилентерефталат - Використання вторинної полімерної сировини
Поліетилентерефталат (лавсан) належить до складних поліефірів, до складу елементарної ланки яких входять залишки терефталевої кислоти і етилгліколя,...
-
Хімічна переробка відходів полімерів - Використання вторинної полімерної сировини
Вторинна переробка полімерів часто обмежена високою забрудненістю сировини, його композиційною неоднорідністю і значним рівнем деструкції матеріалу....
-
Різноманітний хімічний склад відходів і продуктів їх розкладання не виключає утворення хімічних сполук - каталізаторів за участю металів змінної...
-
Інгібітори окислення (антиоксиданти) - Використання вторинної полімерної сировини
Як інгібітори окислення (антиоксиданти) використовують сполуки, що відносяться до класу вторинних ароматичних амінів, фенолів, біфенолів, фенолсульфідів,...
-
Поліетилен - Використання вторинної полімерної сировини
Поліетилен (- CH2 - CH2 -)N отримують полімеризацією етилену в масі по вільно-радикальному механізму при високому тиску (150-350 МПа) і по...
-
Поліпропілен - Використання вторинної полімерної сировини
Поліпропілен - термопластичний лінійний полімер класу поліолефінів загальної формули Отримують каталітичною полімеризацією з пропілену. Як каталізатори...
-
Особливості відходів термопластів і фізико-хімічних процесів їх деструкції Полімери (від грецького polus (полюс) - багато і meros (мерос) - частина) - це...
-
Агломерація подрібнених відходів термопластів - Використання вторинної полімерної сировини
Агломерація і гранулювання полімерних відходів є завершальною операцією підготовки вторинної сировини для її переробки у вироби. Ця стадія особливо...
-
Просушування, розподіл і транспортування термопластів - Використання вторинної полімерної сировини
Відповідальною операцією підготовки полімерних відходів є миття початкової полімерної сировини гарячою або холодною водою із застосуванням і без...
-
Отримання енергії з відходів термопластів - Використання вторинної полімерної сировини
Отриманню енергії за рахунок спалювання полімерних відходів стає особливо актуальним при зростанні цін на органічне паливо. При цьому немає необхідності...
-
Поліуретан - Використання вторинної полімерної сировини
Поліуретани - це полімери, що отримуються поліприєднанням ізоцианатів і багатофункціональних сполук, що мають не менше двох гідроксильних груп в молекулі...
-
Утилізація відходів використаної упаковки з термопластичних полімерів залежить від вибраних технологій. При переробці таких відходів методом рециклінга...
-
Вторинна переробка полімерних відходів, застосування їх в комунальному господарстві міст України є актуальними проблемами екологічного і економічного...
-
Методи збору і заготівлі вторинної полімерної сировини Головною ланкою заготівельної системи є виробничо-заготівельні підприємства і...
-
Особливістю формування екологічної обстановки в регіонах України є наявність великої кількості накопичених за багато років як промислових, так і твердих...
-
Добавки та наповнювачі полімерних матеріалів - Використання вторинної полімерної сировини
У полімерні матеріали вводять добавки для надання їм необхідних експлуатаційних властивостей і полегшення умов переробки. Добавки вводять в усі полімери,...
-
Полівінілхлорид - Використання вторинної полімерної сировини
Полівінілхлорид (ПВХ) - термопластичний аморфний полімер формулою елементарної ланки [-CH2 - CHCl -]N . Початковою сировиною для виробництва...
-
Полістирол - Використання вторинної полімерної сировини
Полістирол - термопластичний аморфний полімер з формулою . У промисловості полістирол отримують радикальною полімеризацією, головним чином в масі за...
-
Технологічна лінія переробки відходів термопластів - Використання вторинної полімерної сировини
Проблема переробки полімерних відходів методом рециклінга визначається в першу чергу інтересами захисту довкілля. З точки зору екологічних аспектів...
-
ВИСНОВКИ - Використання вторинної полімерної сировини
Зростання виробництва полімерів призвело до суттєвого зростання їх частки у твердих побутових відходах до 8-12 %, з них приблизно 80% складають відходи...
-
Проведемо розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу при переробці термопластів для технологічної лінії виробництва підприємство "Екотехніка" (м....
-
Для переробки полімерних матеріалів найбільше поширення і визнання отримали одночерв'ячні машини з осьовим переміщенням, які дозволяють переробляти...
-
Гранулювання є завершуючим етапом підготовки полімерної сировини у вторинний гранульований матеріал. Загальна технологічна схема гранулювання наведена на...
-
ВСТУП - Використання вторинної полімерної сировини
Бурхливий розвиток виробництва різноманітних полімерів в другій половині XX століття привів до впровадження полімерних матеріалів в усі сфери життя...
-
Методи попередньої обробки полімерних відходів - Використання вторинної полімерної сировини
Промислові і побутові полімерні відходи піддаються багатоетапній переробці. Загальну схему процесу попередньої обробки полімерних наведено на рис. 3.2....
-
Подрібнення відходів термопластів Однією з первинних операцій, що змінюють якість полімерних відходів перед переробкою, є подрібнення. Практично усі...
-
Вона залежить від його технологічних властивостей, які значною мірою можуть бути збережені за умови правильної організації збору, зберігання і дотриманні...
-
Розподіл полімерної тари по видам полімерів - Використання вторинної полімерної сировини
Розглянемо розподіл полімерної тари по видам полімерів, призначенню, агрегатно-фізичному стану виробів, термінах служби, умовах експлуатації, місцях...
-
Джерела утворення відходів термопластів Нині людство виробляє полімерів стільки ж, скільки випускається у світі чавуну, сталі, прокату і кольорових...
-
Методи очищення стічних вод, Механічний метод - Водні ресурси і їх використання
У ріках і інших водоймах відбувається природний процес самоочищення води. Однак він протікає повільно. Поки промислово-побутові скидання були невеликі,...
-
Джерела забруднення, Загальна характеристика джерел забруднення - Водні ресурси і їх використання
Загальна характеристика джерел забруднення Джерелами забруднення зізнаються об'єкти, з яких здійснюється скидання або інше надходження у водні об'єкти...
-
Хімічний метод, Хімічний і фізико-хімічний метод - Водні ресурси і їх використання
Хімічний метод полягає в тім, що в стічні води додають різні хімічні реагенти, які вступають у реакцію із забруднювачами й осаджують їх у вигляді...
-
Безстічні виробництва - Водні ресурси і їх використання
Темпи розвитку індустрії сьогодні настільки високі, що одноразове використання для виробничих потреб запасів прісної води - неприпустима розкіш. Тому...
-
Біологічний метод - Водні ресурси і їх використання
Серед методів очищення стічних вод більшу роль повинен зіграти біологічний метод, заснований на використанні закономірностей біохімічного й...
-
Механічне очищення - Використання природоохоронних технологій при переробленні осадів стічних вод
Решітки - це перший пристрій в схемі очисних споруд. Вони мають вигляд закріплених на рамі металевих стержнів з просвітами різної ширини (просвіт) в...
-
Наслідку влучення стічних вод у водойми - Водні ресурси і їх використання
У результаті скидання стічних вод змінюються фізичні властивості води (підвищується температура, зменшується прозорість, з'являються фарбування,...
-
Фактори, що перешкоджають розвитку водних экосистем, Стічні води - Водні ресурси і їх використання
Органічні покидьки, біогенні речовини й тепло стають перешкодою для нормального розвитку прісноводних екологічних систем тільки тоді, коли вони...
Термо - і фотоокислювальна деструкція - Використання вторинної полімерної сировини