اکستروژن دو مرحله ای در بازیافت لوله های پلی اتیلن سنگین

اکستروژن دو مرحله ای در بازیافت لوله های پلی اتیلن سنگین

امتیاز کاربران
ضعیفعالی 

برای تولید لوله از پلی اتیلن سنگین بازیافتی، از فرایند اکستروژن دو مرحله ای استفاده می شود. طی این روش در مرحله اول، "دی کیومیل پراکسید" به طور کامل و بدون استفاده از آنتی اکسیدانت وارد واکنش می شود و سبب افزایش اتصالات شبکه ای و وزن مولکولی در پلی اتیلن سنگین بازیافتی می گردد. در مرحله دوم، آنتی اکسیدانت اضافه می شود، اضافه شدن جدا گانه دو ماده افزودنی فوق موجب جلوگیری از ناسازگاری این دو با هم می گردد. در نتیجه این روش، موجب بهبود زمان القائ اکسایش (OIT) و افزایش میزان مقاومت در برابر تنش های ترک زای محیطی (ESCR) در مقایسه با فرایندهای رایج اکستروژن یک مرحله ای خواهد گردید.

پلاستیک ها بخش اصلی و مهم زباله های جامد شهری را در سراسر جهان تشکیل می دهند. پلی اتیلن سبک و سنگین و پلی پروپیلن سه عنصر مهم درضایعات پلاستیک های شهری هستند. بازیافت به کاهش مصرف منابع و آلودگی کمک می کند، خوشبختانه پلی اتیلن سنگین یکی از آسان ترین پلاستیک های قابل بازیافت است. هنگامیکه HDPE برای استفاده مجدد بازیافت می شود بسیاری از مواد را میتوان با آن ساخت مانند : روکش چوب با پلاستیک، ظروف لوازم آرایشی، سطل های زباله، مبلمان شهری و لوله ها، نمونه هایی از کاربردهای این ماده بازیافتی هستند. طول عمر مفید برای لوله های گاز و آب حداقل پنجاهسال است، اما ممکن است لوله ها به علت ترک خوردگی ناشی از تنش های محیطی طی کمتر از یک سال از بین روند .

زمان القاء اکسایش ( OIT ) به طور گسترده ای برای تعیین مقاومت اکسیداسیون حرارتی مواد پلی اتیلن استفاده می شود.مقدار OIT در لوله ها باید حداقل چهارصد و بیست دقیقه باشد، مقاومت در برابر ترک خوردگی بر اثر تنش محیطی (ESCR ) و OIT پلی اتیلن، برای تولیدکنندگان و محققان از اهمیت خاصی برخوردار است.

HDPE بازیافت شده را نمی توان به طور مستقیم برای تولید لوله ها استفاده کرد زیرا "شاخص جریان مذاب" این مواد برای اکسترود کردن لوله ها بسیار بالاست. شبکه ای کردن پلی اتیلن راهی موثر برای حل این مشکل است . رایج ترین روش کراسلینک شیمیایی، استفاده از پراکسیدها به عنوان یک آغاز گر است. پراکسیدها باعث افزایش وزن مولکولی می شوند، این عمل منجر به کاهش شاخص جریان مذاب و خواص مکانیکی بهبود یافته می گردد .تعدادی از مواد افزودنی دیگر نظیر، استابلایزرها ، ،بازدارنده های پرتوفرابنفش، نرم کننده ها، آنتی اکسیدانت ها و رنگها نیز برای افزایش ویژگی های کاربردی قطعه، مورد استفاده قرار می گیرند.

روش مرسوم تولید لوله های HDPE بازیافتی، روش اکستروژن یک مرحله ای است، با استفاده از روش اکستروژن یک مرحله ای، تمام افزودنی ها به همراه پلی اتیلن سنگین به داخل اکسترودر فرستاده می شوند. "دی کیومیل پر اکسید" به عنوان آغاز گر واکنش و در اثر عملیات حرارتی به رادیکال های آزاد تجزیه می شود و مولکول هیدروژن را از زنجیره پلی اتیلن جذب کند.

جذب مولکولهای هیدروژن در طی واکنش جفت شدن ماکرو مولکولی رادیکال ها ، شبکه های مطلوب کراسلینک را تشکیل می دهند.از طرفی آنتی اکسیدانت ها پیوند متقابل پلی الفین ها و شبکه ای شدن آن ها را به تعویق می اندازند . بنابراین اثر بخشی آنتی اکسیدانت ها هنگامی که به طور همزمان در حضور رادیکالهای آزاد استفاده می شوند کاهش می یابد . در عین حال OIT نیز کاهش می یابد ، برای برآورده ساختن نیاز به حداقل 420 دقیقه OIT در لوله، باید از آنتی اکسیدانت زیادی استفاده کرد که این کارعملا هزینه های تولید را افزایش می دهد. 

در این روش جدید برای تبدیل HDPE بازیافت شده به مواد HDPE مناسب ، برای تولید لوله از روش اکستروژن دو مرحله ای استفاده می شود. در مرحله اول، آغاز گرپراکسید و HDPE بازیافت شده درون اکسترودر قرار می گیرند و در نتیجه گرانول HDPE اولیه حاصل می شود . سپس در مرحله دوم اکستروژن، آنتی اکسیدانت ها به گرانول اولیه HDPE اضافه می شوند و واکنش های مربوطه در این مرحله انجام می پذیرد. این روش می تواند ESCROIT, و ازدیاد طول تا پارگی محصول تولیدی را بهبود بخشد. در این روش میزان آنتی اکسیدانت مورد نیازفرایند کاهش یافته و به این ترتیب از هزینه مواد برای تولید لولهHDPE بازیافتی کاسته می شود. علاوه بر این اثرات دوده (CB) در مستربچ وتاثیرات آن برروی OIT مورد مطالعه قرار گرفته است، با افزایش میزان دوده شاخص جریان مذاب تقریبا ثابت است.زمانی که میزان دوده، هشت دهم درصد است، با افزایش مقدار دوده، OIT افزایش پیدا می کند و هنگامیکه میزان دوده، حدود چهل و یک در صد است با افزایش مقدار دوده، OIT کاهش می یابد. محتوی هشت دهم درصد دوده، بیشترین مقدار OIT را نشان می هد.

ازدیاد طول در نقطه شکست، در اغلب موارد به عنوان شاخص چقرمگی محسوب می شود .از آنجا که ازدیاد طول در نقطه شکست در نمونه ها با روش اکستروژن دو مرحله ای افزایش می یابد، پس چقرمگی نیز با استفاده از روش اکستروژن دو مرحله ای افزایش خواهد یافت.           

در این روش، اثر اکستروژن دو مرحله ای بر روی OIT در HDPE بازیافت شده برای تولید لوله بررسی شده است.در روش اکستروژن دو مرحله ای و بدون افزودن آنتی اکسیدانت ها (در مرحله اول)، DCP میتواند به طور کامل در حین فرایند واکنش کند ، این عمل موجب افزایش کراسلینک در HDPE بازیافت شده می شود.افزودن دیرتر آنتی اکسیدانت ( در مرحله دوم اکستروژن)، از اثرات متضاد دو افزودنی جلوگیری می کند.در نتیجه در فرایند اکستروژن دو مرحله ای، زمان القاء اکسایش ((OIT و میزان ESCR درHDPE، نسبت به اکستروژن یک مرحله ای بهبود می یابد.

با استفاده از یک آنتی اکسیدانت مناسب میزان OIT در روش اکستروژن دو مرحله ای بسیار بالاتر از روش اکستروژن یک مرحله ای است، علاوه بر این مقدار دوده در مستربچ سیاه، بر افزایش OIT تاثیر گذار است. حداکثر مقدار OIT در 8/0 درصد دوده به دست آمده است.

منبع: ماهنامه صنایع پلاستیک 

اضافه کردن نظر


کد امنیتی
تازه سازی

سایت جهانی پلیمر مدیا شما را به بازدید از غرفه این سایت در

سالن 11 غرفه C182 نمایشگاه PLASt2018 دعوت می نماید.

 

____________________

 The Greates Media Partner of PIM is the Oldest and The Strongest World Publisher of Polymer Industry

Dr. Gupta Verlag

The Dr. Gupta-Verlag. Your center for topics related to polymers