Технология получения строительных материалов из полимерных отходов

Одно из направлений  использования полимерных отходов  заключается в применении их в  пластмассовых композициях в  качестве модифицирующих добавок. Так, отходы полиэтилена могут быть использованы в композициях с полистирольными  пластиками, при этом возрастают такие  показатели последних, как ударная  вязкость и относительное удлинение  при разрыве. Введение полиэтиленовых отходов значительно улучшает литьевые свойства материала при одно временном снижении теплостойкости композиции и прочности.

Вторичное поливинилхлоридное (ПВХ) сырье в строительстве находит  применение, главным образом, при  получении линолеумнои плитки.

Значительное  число отходов применяется при  получении всп^нзн-ных изделий обычными методами: в автоклаве, экструзией или льть-ем под давлением. Известен способ использования отходов пластмасс без их разделения и очистки для получения пористых керамических кирпичей. Он основан на высокой теплотворной способности пластмасс и их способности разлагаться при температурах 500 °С и выше.

В отличие от отходов термопластов отходы реактопластов  не плавятся, не растворяются, содержат большое количество наполнителей.

В измельченном виде они могут служить добавками  в стандартные пресс-композиции и вводиться в заливочные смеси, где в качестве связующего используются синтетические полимеры, битум, цемент и т. д.

Органоминеральные порошки, полученные измельчением отходов  производства стеклопластиков, имеют  на поверхности реакционно-способные  функциональные группы, что позволяет  использовать их в качестве химически  активных наполнителей различных полимерных материалов.

Для лакокрасочных  покрытий и пресс-композиций требуются  высокодисперсные порошки (от 5 до 100 мкм), для дорожных покрытий или вспененных материалов размер частиц измельченного  стеклопластика может достигать 1000 мкм, в последнем случае наполнитель  оказывает армирующее действие.

Отходы стеклопластиков  могут использоваться при изготовлении полимерных бетонов. По сравнению с  полимербетонами на минеральных  наполнителях полимербетон на основе отходов стеклопластиков имеет  повышенную деформативность при отрицательных температурах и сокращенное время твердения.

С использованием отходов стекловолокна изготавливаются  хол-стопрошивные полотна, предназначенные для изоляции трубопроводов, тепловых и холодильных агрегатов. Упрочнение холсто-прошив-ного материала производится стеклянной или капроновой прошивной нитью. Достигаемое при этом усилие на разрыв полосы армированного материала равно 20 Н. В качестве полимерных связующих используются смолы фенольного типа.

На основе холсто-прошивного полотна изготавливаются листовые стеклопластики путем его пропитки и сушки в шахте вертикальной пропиточной машины. Пропитанное и высушенное полотно нарезают и пакетируют специальными механизмами, работающими совместно с вертикальной пропиточной установкой. Подготовленные пакеты прессуют при давлении 1,4 МПа и обрезают на гильотинных ножницах.

Получаемый листовой стеклопластик имеет более высокие  показатели физико-механических свойств  по сравнению с обычным стеклопластиком  на основе стеклохолста. 
 
 
 

Материалы из пластмассовых  отходов  

Использование отходов полиолефинов в композиции с битумом является одним из направлений, позволяющих модифицировать свойства покрытий.

Композиции, как  правило, получают, смешивая битум с  отходами полиолефинов при температурах 80—100 °С и выгружая образующуюся смесь в специальные формы, в которых происходит охлаждение при комнатной температуре. При добавлении отходов полиолефинов наблюдается значительное возрастание прочностных показателей композиций и снижение деформаций. Особенно заметно это влияние при температурах испытаний 20 и 40 °С, соответствующих температурам эксплуатации дорожных покрытий в летнее время. При О °С эффект от использования полиолефиновых отходов становится менее заметным.

Оптимальное количество полиолефиновых отходов для битумно-полимерных покрытий составляет 7—12%. Атактический полипропилен в силу своей хрупкости при О °С и высокой склонности к окислению может быть рекомендован для применения в дорожных покрытиях только в определенных климатических зонах и при соответствующей дополнительной стабилизации.

Отходы полистирольных пластиков, введенные в битумные композиции в небольших количествах, также оказывают положительное  влияние на свойства композиций. Если сравнить свойства таких композиций со свойствами стандартных битумно-минеральных  смесей, то нетрудно заметить, что добавка  полистирольных отходов приводит к  существенному увеличению прочностных  показателей при температурах испытания 0, 20 и 50 °С, термостабильности и водостойкости.

Из вторичного полиэтиленового и полистирольного  сырья в смеси с песком можно  получать пресс-композиции с заданными свойствами. Высокие прочностные показатели таких материалов в сочетании с хорошей водостойкостью позволяют, например, в Японии использовать плиты из них для выстилки морского дна с целью создания станций по разведению рыбы.

Один из методов  получения строительных плит состоит  в прессовании смеси пластмассовых  отходов и песка, взятых в соотноше «ш 1:1. Песок просеивают, нагревают до 500 °С, добавляют к смеси отходы полиэтилена и полистирола, смешивают при 150 °С в течение 25 мин, затем полученную массу прессуют.

Такие материалы  обладают высокими прочностными показателями в сочетании с хорошей водостойкостью.

По аналогичной  технологии получают материалы из пластмассовых  отходов в смеси с мелом, стекловолокном, асбестом и другими минеральными наполнителями. Все компоненты в  течение 2 ч подсушивают при 120 °С, затем их пластифицируют в смесителе при 250— 300 °С в течение 15 мин, выгружают при 180 °С в форму и прессуют. Полученные композиции обладают хорошими прочностными показателями и высокой стойкостью к истиранию, что позволяет использовать их при изготовлении плит для полов. Для улучшения внешнего вида изделий при смешивании добавляют такие пигменты, как оксиды железа и хрома, желтый крон, диоксид титана.

Наряду с прессованием строительные материалы получают расплавлением  термопластичных полимеров с  последующим смешиванием их с  цементом, разливкой в формы и  охлаждением. Эти изделия обладают высокой прочностью и стойкостью против горения.

Высокая водостойкость  большинства полимерных отходов, в  первую очередь полиолефиновых, позволяет  широко использовать их в различных  материалах, применяемых для герметизации швов между панелями зданий, а также  для покрытия частей сооружений, работающих под водой или в условиях повышенной влажности.

Композицию с  использованием побочного продукта синтеза полипропилена — атактического полипропилена — в количестве 60—95% совместно с 40—50% термической сажи применяют при получении герметизирующих лент путем экструзии. Хорошая водостойкость атактического полипропилена позволяет также использовать его в композициях, на основе которых получают кровельный рубероид.

На предприятиях по изготовлению пенополистирольных изделий  образуются отходы, в основном, представляющие обрезки, не возвращаемые повторно в основной технологический процесс. Обрезки пенопласта пропускают через молотковую дробилку и получают заполнитель фракций 0—5 и 5—10 мм. На таком заполнителе изготавливают конструкционно-теплоизоляционные полистиролбетоны плотностью 600—800 кг/м3, прочностью 2,5—5 МПа и теплоизоляционные бетоны плотностью 350—500 кг/м3 и прочностью 0,9—1,5 МПа. Для получения теплоизоляционного полистиролбетона в бетонную смесь следует вводить до 0,2% от массы цемента воздухововлекающей добавки.

Из теплоизоляционного бетона на дробленом пенопласте изготавливают  плиты утеплителя. Его также можно  использовать в качестве монолитной теплоизоляции в покрытии, для  среднего слоя трехслойных стеновых панелей, полов, а также для замоноличивания стыков между конструкциями.

Полистиролбетон средней плотностью до 700 кг/м3 относится к трудносгораемым материалам, а более тяжелый к несгораемым.

Разработаны методы получения строительных изделий, в  которых отходы полимеров вводят на стадии полимеризации другого  мономера. Так, отходы ударопрочного полистирола растворяют в соотношении 1:1,5 и разливают в формы. Полимеризация осуществляется при 20 °С в присутствии добавки перекиси бензоила. Получаемый материал имеет предел прочности при растяжении 31—36 МПа, ударную вязкость 21—27 кДж/м2, теплостойкость по Мартенсу 42 °С и водопог-лощение за 24 ч — 0,07%.

Все шире внедряются композиции на основе двух групп отходов: по-листирольных пластиков и отходов деревообрабатывающей промышленности. Такие композиции, содержащие до 40% полистирольных отходов, по физико-механическим показателям превосходят традиционные материалы, в которых связующим являются синтетические смолы.

Одно из направлений  использования полимерных отходов  заключается в применении их в  пластмассовых композициях в  качестве модифицирующих добавок. Так, отходы полиэтилена могут быть использованы в композициях с полистирольными  пластиками, при этом возрастают такие  показатели последних, как ударная  вязкость и относительное удлинение  при разрыве. Введение полиэтиленовых отходов значительно улучшает литьевые свойства материала при одно временном снижении теплостойкости композиции и прочности.

Вторичное поливинилхлоридное (ПВХ) сырье в строительстве находит  применение, главным образом, при  получении линолеумнои плитки.

Значительное  число отходов применяется при  получении всп^нзн-ных изделий обычными методами: в автоклаве, экструзией или льть-ем под давлением. Известен способ использования отходов пластмасс без их разделения и очистки для получения пористых керамических кирпичей. Он основан на высокой теплотворной способности пластмасс и их способности разлагаться при температурах 500 °С и выше.

В отличие от отходов термопластов отходы реактопластов  не плавятся, не растворяются, содержат большое количество наполнителей.

В измельченном виде они могут служить добавками  в стандартные пресс-композиции и вводиться в заливочные смеси, где в качестве связующего используются синтетические полимеры, битум, цемент и т. д.

Органоминеральные порошки, полученные измельчением отходов  производства стеклопластиков, имеют  на поверхности реакционно-способные  функциональные группы, что позволяет  использовать их в качестве химически  активных наполнителей различных полимерных материалов.

Для лакокрасочных  покрытий и пресс-композиций требуются  высокодисперсные порошки (от 5 до 100 мкм), для дорожных покрытий или вспененных материалов размер частиц измельченного  стеклопластика может достигать 1000 мкм, в последнем случае наполнитель  оказывает армирующее действие.

Отходы стеклопластиков  могут использоваться при изготовлении полимерных бетонов. По сравнению с  полимербетонами на минеральных  наполнителях полимербетон на основе отходов стеклопластиков имеет  повышенную деформативность при отрицательных температурах и сокращенное время твердения.