Утилізація відходів поліетилентерефталату створенням металонаповнених композитів.
Автор: Довга Юлія Іванівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології переробки полімерних та композиційних матеріалів
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: На даному етапі розвитку промисловості і техніки використовується три методи боротьби з відходами синтетичних полімерів: 1) захоронення, 2) спалювання, 3) переробка. Захоронення і спалювання відходів синтетичних полімерів призводить до викидів в навколишнє середовище шкідливих, токсичних і канцерогенних вторинних забруднювачів. Вторинна переробка дозволяє вирішити певні екологічні проблеми, однак на даному етапі цей метод залишається малоефективним, складним в організації збирання і сортування полімерів і, як наслідок, невисокою якістю одержаних вторинних полімерів. В зв’язку з цим, розроблення нових методів ефективної утилізації вторинних синтетичних полімерів привертає значну увагу, результатом чого мають бути матеріали, що можуть бути легко вбудовані в існуючі технологічні лінії. Поліетилентерефталат, як один з найбільш високотоннажних полімерів, представляє особливу увагу з погляду розроблення ефективної технології його утилізації або вторинного використання. Поряд з механічною переробкою відходів поліетилентерефталату, які є широко відомими привертають увагу і методи хімічної утилізації. Серед різних типів полімерів поліефіри є найбільш простими в хімічній переробці. Це пов’язано з тим, що ефірні містки полімерних ланцюгів легко вступають в реакцію з різними нуклеофільними реагентами, даючи високий вихід корисних продуктів. Хімічна переробка може виражатися в повній деполімеризації до мономерів або частковій – до олігомерів. При додаванні невеликих кількостей етиленгліколю і води до поліетилентерефталату відбувається його часткова деполімеризація і утворюється суміш олігомерів, які можна використовувати знову для одержання поліетилентерефталату. Також отримані продукти можуть бути використані для отримання інших цінних продуктів [1]. Для зменшення тривалості реакції застосовують каталізатори (ацетати Ca, Zn, Mn, алкооксиди титану або олововмістних сполук) [2]. Залежно від використаних хімічних агентів процеси деполімеризації можна розділити на гідроліз [1, 3], метаноліз [4, 5] та гліколіз [6, 7]. Промислове значення на сьогоднішній день мають гліколіз і метаноліз. В даній магістерській кваліфікаційній роботі пропонується з метою утилізації відходів поліетилентерефталату проводити їх металізацію з одержанням металонаповнених композитів [8, 9]. Таке повторне використання відходів поліетилентерефталату дозволить розширити сфери їх можливого вторинного застосування з одержанням нових композиційних матеріалів. Об’єкт дослідження: металізовані відходи побутового споживання на основі поліетилентерефталату. Предмет дослідження: дослідження особливостей формування мідного шару на активованих цинком побутових відходах поліетилентерефталату, дослідження впливу умов активації поліетилентерефталатних відходів на характеристики одержаної полімерної сировини і їх вплив з закономірності металізації. Мета дослідження: встановити особливості відновлення іонів міді на активованій цинком поверхні відходів поліетилентерефталату в розчинах хімічної металізації, дослідити особливості активації відходів поліетилентерефталату порошкоподібним цинком, дослідити структуру мідного покриття одержаного на відходах поліетилентерефталату і встановити вплив вмісту металу на показник текучості розтопу. Експериментальні дослідження одержані в магістерській кваліфікаційній роботі ґрунтуються на використані сучасних методів досліджень і ряду оригінальних розроблених методик. В роботі розроблено технологію одержання вторинної сировини на основі відходів поліетилентерефталаду. Наведено характеристики використаних для досліджень речовин та методики експериментальних досліджень. Запропоновано метод одержання полімерних відходів у вигляді дисків однакового розміру, що є зручним під час дослідження кінетичних закономірностей процесу відновлення іонів міді в розчинах хімічної металізації. Виконано дослідження з встановлення впливу складу розчину хімічного міднення на особливості металізації активованої поліетилентерефталатної поверхні. Встановлено, що використання стандартного розчину з низькою концентрацією гідроксиду натрію є неефективним через низьку швидкість відновлення іонів міді і низьку ефективність використання сульфату міді. Встановлено вплив технологічних параметрів процесу активації відходів поліетилентерефталату в кульовому млині на кінетичні закономірності відновлення іонів міді і ефективність використання сульфату міді з розчинів хімічної металізації. Досліджена структура мідного шару одержаного в результаті відновлення іонів міді на активованій цинком поліетилентерефталатній поверхні в розчинах хімічного відновлення. Встановлено вплив кількості міді, що міститься на поверхні поліетилентерефталатних відходів на показник текучості розтопу. Магістерська кваліфікаційна робота складається з вступу, 4 розділів, висновків і списку використаних літературних джерел, що містять 52 посилання. Матеріал роботи викладено на 81 сторінці друкованого тексту і містить 15 таблиць та 23 рисунки. Ключові слова: відходи, поліетилентерефталат, утилізація, металізація, цинк, мідь. Перелік використаних літературних джерел. 1. Yoshioka, T., Sato, T., & Okuwaki, A. (1994). Hydrolysis of waste PET by sulfuric acid at 150°C for a chemical recycling. Journal of Applied Polymer Science, 52(9), 1353-1355. https://doi.org/10.1002/app.1994.070520919. 2. Cardi, N., Po, R., Giannotta, G., Occhiello, E., Garbassi, F. and Messina, G. (1993), Chain extension of recycled poly(ethylene terephthalate) with 2,2?-Bis(2-oxazoline). J. Appl. Polym. Sci., 50: 1501-1509. https://doi.org/10.1002/app.1993.070500903.