اصلاح پسماند پلی پروپیلن با پودر ضایعات لاستیک از تسمه تخت نساجی و خواص آن
زباله های پلاستیکی جمع آوری شده از پسماندهای جامد شهری (MSW) تفکیک شده، شسته و خشک شدند. مواردی که عمدتآ از پلی پروپیلن تشکیل شده اند، تمیز و خشک شده؛ به قطعات ریزتر خرد شده و سپس در میکسر با پودر ضایعات لاستیک جمع آوری شده از صنعت تسمه تخت نساجی مخلوط می شود. بعد از اندازه گیری استحکام کششی، مقاومت ضربه ای و مقاومت خمشی مخلوط ها مشاهده شد که این خواص با افزایش میزان پودر لاستیک، به حداکثر 10 درصد وزنی رسیده و سپس کاهش می یابند. خواص مکانیکی دینامیکی مخلوط ها مانند مدول ذخیره، مدول اتلاف و ارزیابی های انجام شده با DMA-2980 نشان دهندۀ افزایش خواص میرایی با خواص نسبت پودر لاستیک هستند. در این پودر از NBR و PVC که در ساخت تسمه تخت نساجی پس از ولکانیزاسیون کاربرد دارند، استفاده می شود. مشاهده شد که لاستیک با 10 درصد وزنی در PP از خواص استحکام بهتری برخوردار است. پراکندگی این پودر در PP با روش SEM تحلیل شده و سازگاری آن نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
صنایع پلیمری در 50 سال گذشته رشد چشمگیری داشته است. امروزه، ترموپلاستیک ها کاربردهای گسترده ای درحوزه های مختلف من جمله مهندسی دارند. طول عمر محصولات پلاستیکی از چندین ماه، بعنوان مثال مواد بسته بندی، تا بیش از 50 سال متغیر است. مصرف سالانه ترموپلاستیک در جهان از حدود 5 میلیون تن در دهه 1950 به 10 میلیون تن در حال حاضر افزایش یافته است. امروزه، صنعت بسته بندی بعنوان بزرگترین مصرف کننده پلاستیک محسوب می شود. در هند، تولید متوسط پلیمرها 4.7 میلیون تن در سال است؛ از این میزان، 60-70 درصد تنها به تولید پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) اختصاص دارد. دفع زباله های جامد به یک مشکل رو به رشد در سراسر جهان تبدیل شده است. پیش از این، بیشتر آنها در محلهای دفن زباله دفن می شوند؛ اما درمورد مواد پلیمری، این امر منجر به اثرات جدی زیست محیطی می شود زیرا بسیاری از پلیمرها زیست تخریب پذیر نیستند. از لحاظ آماری، میزان ضایعات پلیمری در 20 سال گذشته حدود 30 برابر افزایش یافته است. این مشکل بوجود آمده از دفع پلیمر را میتوان به دو دسته کلی تقسیم کرد: اول، صنعت بسته بندی است که در آن عمدتآ از مواد ترموپلاستیک و ضایعات لاستیک ولکانیزۀ تایر استفاده می شود؛ دوم، صنعت لاستیک غیر تایر. از میان ترموپلاستیک ها، متداول ترین پلاستیک ها مانند PE، PP، PET، PS و PVC ایجاد کنندۀ این مشکل هستند زیرا ساختار بسیار مقاومی دارند و به سختی در محیط زیست تجزیه می شوند. فرایند بازیافت پلیمر از لحاظ فرآوری و اقتصادی بسیار سودمند خواهد بود زیرا ضایعات پلیمری را به یک محصول مفید تبدیل کرده و از مشکل دفن/ سوزاندن زباله جلوگیری می کند. بهترین راه حل برای دفع زباله های پلیمری، بازیافت است که هم از نظر زیست محیطی قابل قبول بوده و هم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است؛ با این حال، بازیافت مواد ماکرومولکولی به دلیل ساختار خاصی که دارند، چالش برانگیز است؛ در این صورت میتوان از روشهای بازیافت پیشرفته استفاده کرد.
بازیافت مواد فرایندی است که در آن ساختار ماکرومولکولی اساسآ دست نخورده باقی می ماند و مواد به یک محصول جدید تبدیل می شوند. برخی از تغییرات ساختار ماکرومولکولی و یا مورفولوژی مواد ممکن است به منظور افزایش خواص عملکرد ایجاد شود؛ این مطلوب ترین رویکرد است زیرا ممکن است به صرفه جویی در انرژی و هزینه منجر شود. با این حال، این احتمال وجود دارد که از نظر فنی دشوارترین رویکرد باشد. در حال حاضر، مطالعات بسیاری در زمینه ترکیبات، کامپوزیت ها و افزودنی ها من جمله ترموپلاستیک ها، الاستومرها و الاستومرهای ترموپلاستیک با ترکیب مواد افزودنی مختلف همچون عوامل اتصال عرضی، سورفکتانت ها، فیلرهای تقویت کننده و غیره صورت گرفته است. اخیرآ بسیاری از محصولات پلیمری بازیافتی در کاربردهای مختلف در سطوح مختلف مانند پارکت های کف، گلدان های گل، سبدهای کاغذی زباله، نیمکت های پارک، میزهای مسافرتی، الوارهای پلاستیکی و غیره یافت شده اند. اغلب پلاستیک های بازیافتی با مواد بکر در بازار رقابت می کنند. برهمین اساس، انباشت ضایعات لاستیک بویژه از صنایع و مصرف کنندگان تایر، به نگرانی های دوستداران محیط زیست دامن زده است. این پلیمرها لاستیک های مشبکی با ساختار سه بعدی هستند که آنها را تجزیه ناپذیر می کند؛ بعنوان ضایعات لاستیکی مصرف شده و با مواد مختلف ترموپلاستیک و لاستیکی به منظور کاهش هزینه و بهبود خواص پردازش ترکیب می شوند. ذرات پودر لاستیک با اندازه های مش مختلف به غیر از استفاده در خودِ صنعت پلاستیک برای اصلاح موادی مانند پلی اتیلن با چگالی کم (LLDPE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی یورتان (PU) و پلی وینیل کلراید (PVC) نیز استفاده می شوند. ذرات لاستیک معمولآ در سطوح 5-70 درصد با استفاده از باتچ میکسر یا سیستم اکستروژن مذاب (ترجیحآ دو پیچ) در ماتریس ترموپلاستیک و الاستومری مخلوط می شوند. در این مقاله تلاش شده است تا اثر پودر لاستیکی حاصل از تسمه تخت نساجی در ضایعات پلی پروپیلن بررسی شود. PP و پودر لاستیک در یک میکسر با مواد مذاب ترکیب شده و گزارشی از خواص فیزیکی و مکانیکی آنها، تجزیه و تحلیل سطح شکست و خواص حرارتی آنها ارائه شد.
در شکل زیر تصاویر SEM از سطح شکستۀ ضایعات PP ارائه شده است که ساختار فیبریل را نشان می دهد.
شکل 1:
فیبریل ها به دلیل کشش زیاد ایجاد می شوند که منجر به ایجاد تبلور منظم می شود. همچنین در شکل زیر سطح کامپوزیتی ضایعات پلیمری همراه با پودر لاستیکی ارائه شده است که توپوگرافی سطحی صاف تری را نشان می دهد زیرا پیوند عرضی ذرات به دلیل توزیع بهتر تنش ذرات در سطح مشترک ارتقا می یابد.
شکل 2:
همچنین، برهمکنش بهتر پودر لاستیک و PP را نشان می دهد. علاوه براین، ذرات کوچکتر در پودر که قبلآ به هم متصل شده اند، بعنوان فیلرهای تقویت کننده در ماتریس PP عمل می کنند که خواص کششی و همچنین مقاومت ضربه ای را افزایش می دهند. ضایعات پلی پروپیلن از پسماندهای جامد شهری تفکیک شده و از FTIR بعنوان ابزار اصلی برای شناسایی آنها استفاده می شود. افزودن پودر لاستیک تهیه شده از تسمه تخت نساجی به PP بکر به دلیل برهمکنش ضعیف بین دو فاز منجر به کاهش خواص مکانیکی می شود؛ در حالی که با ادغام همان پودر به ضایعات PP بطور قابل توجهی بهبود می یابد. با این حال، پایداری حرارتی نسبتآ کاهش می یابد. خواص ضربه ای نیز در افزودن پودر با WPP بهبود می یابد، در حالی که PP بکر و PP بازیافتی این خواص را کاهش می دهند. میکروگراف های SEM از برهمکنش بیشتر ضایعات PP با پودر لاستیکی حمایت می کنند. خواص میرایی WPP با 10 pbw پودر لاستیکی بطور قابل توجهی بسیاری از خواص را بهبود می بخشد که نشان می دهد این کامپوزیت ممکن است در کاربردهای مختلف میرایی استفاده شود.
