ورق‌ پلاستیک اپوکسی بازیافتی

کاربرد ضایعات ورق‌های پلاستیک اپوکسی بازیافتی در جایگزینی بتن در ساخت و ساز شهری و صنعت ساختمان

پلاستیک اپوکسی، شکلی از رزین اپوکسی، به دلیل دارا بودن خواصی همچون کیفیت مکانیکی و سازگاری بالا استفاده گسترده‌ای در بخش‌های مختلف دارد. استفاده از ضایعات پلاستیک اپوکسی در ساخت بزرگراه‌های شهری موضوع اصلی این مطالعه است. برای انجام این مطالعه، پلیمرهای اپوکسی به‌منظور افزایش مقاومت حرارتی و فشاری و حتی مقاومت کششی با بتن مخلوط می‌شوند که به‌عنوان جایگزینی برای سیمان‌های معمولی عمل می‌کند. یافته‌های تجربی نشان می‌دهد که بتن ER از آنجایی که فرو نمی‌ریزد یا پوسته نمی‌شود و ماهیت پلاستیک اپوکسی دارای کیفیت چسبندگی خوبی است، تضمین می‌کند که بتن ER به‌دلیل پیوند قوی بین رزین اپوکسی و الیاف بتن از قابلیت‌های مکانیکی بالایی برخوردار است. از نظر مقاومت در برابر سرما، بتن گرانول با افزودن 10 درصد وزنی ER علیرغم عملکرد بهتر از بتن معمولی، دچار 0.12-0.3 درصد اتلاف جرم و 9.4-3.55 درصد کاهش استحکام می‌شود. در صورت بالا بودن بار ترافیکی، هیچ تغییر شکل محسوسی در بتن ER مشاهده نمی‌شود و میزان آسیب خستگی آن نسبت به بتن معمولی برتر است. در کل، افزودن 10 درصد ER به بتن ممکن است BPN (شماره آونگ بریتانیایی) را تکمیل کرده و استانداردهای عمق سازه را برآورده کند، در حالی که مقاومت لغزش جاده را تا حد زیادی نیز بهبود می‌بخشد. علاوه براین، این بتن از لحاظ مدول الاستیسیته، ظرفیت تغییر شکل و پایداری در دمای بالا نسبت به بتن معمولی برتری دارد.

توسعه چین در قرن بیست و یکم با گسترش سریع سازه‌های وسیع مشخص شد که از منابع معدنی زیادی استفاده می‌کند. مصالح ساختمانی سنتی برای همگام شدن با پیشرفت‌های تکنولوژیکی کافی نیستند؛ بنابراین، استفاده از مصالح ساختمانی جدید در بخش‌های ساخت و سازها و مهندسی رو به افزایش است. پلاستیک‌های اپوکسی پلاستیک‌های مبتنی بر رزین اپوکسی هستند که اساساً ترکیبی پلیمری از مواد رزین اپوکسی به شمار می‌روند. از پلاستیک‌های اپوکسی به دلیل ساختار مکانیکی عالی، چسبندگی و پایداری شیمیایی به وفور در ساخت عایق‌ها و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. با این حال، ضایعات پلاستیک اپوکسی و روش‌های دفع زباله مانند سوزاندن و دفن، به منابع اکولوژیکی آسیب رسانده و محیط زیست محیطی را به شدت آلوده می‌کند. چین بزرگترین تولید کننده رزین‌های اپوکسی در جهان است و باتوجه به چهاردهمین طرح دوره پنج ساله، بازیافت و بازتولید رزین‌های اپوکسی از اهمیت بیشتری برخوردار است. در حال حاضر، بیشترین تولید رزین اپوکسی داخلی هنوز در زنجیره صنعتی است که با تحقیق و توسعه ناکافی، قابلیت‌های نوآوری و ظرفیت مازاد تولید محصولات همراه است. به‌منظور استفاده مجدد از رزین‌های اپوکسی، استفاده از رزین‌های اپوکسی بازیافت شده از نخاله‌های ساختمان‌های شهری مورد بررسی قرار گرفته است. ورق‌های پلاستیکی اپوکسی شکسته شده و با استفاده از مواد مختلف با کمک تکنیک‌های بازیافت مکانیکی پر می‌شوند. رزین‌های اپوکسی با استفاده مجدد از پلاستیک اپوکسی به‌عنوان یک صنعت با کارایی بالا، چند جهته، بدون آلودگی و کم هزینه گسترش می‌یابند.

آثار مرتبط

باتوجه به آثار پژوهشی محققان در سراسر جهان، رزین‌های اپوکسی با پیشرفت‌ منابع انرژی و مواد جدید پیشرفت‌های چشمگیری داشتند. تعدادی از روش‌های افزایش عملکرد براساس پایداری مواد، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کششی و غیراشتعال پذیری عملی شدند. یافته‌های تجربی نشان داد که استحکام کششی مواد ماتریس پلیمری به‌طور قابل توجهی افزایش یافت. فرناندز-روئیز و همکارانش از رزین اپوکسی و پودر تایر به‌عنوان جایگزین سیمان هنگام اختلاط بتن استفاده کرده و به این نتیجه رسیدند که استفاده از بتن سیمانی پلیمری اسلوپ پست پیک منحنی تنش-کرنش را تغییر داده و نشان دهنده بهبود شکل پذیری است که در مهندسی لرزه‌ای بسیار مهم است. گائو و همکارانش یک تکنیک جدید برای اندازه گیری استحکام لایه برداری در رساناهای عایق دار (CC) اکسید مس باریم (REBCO) با رابط‌های برشی را بررسی و توسعه دادند. همانطور که در یافته‌های تجربی نیز نشان داده شده است، پراکندگی شدید داده‌های آزمایشی توسط تکنیک‌های آزمایشی مرسوم، حذف شده است. جولیانو و همکارانش نیز کاربردهای تجاری HTL را ارزیابی کردند که پلیمرهای ضایعات مصنوعی را در مواد شیمیایی بیوخام با آنالیز کاربردهای تجاری ضایعات پلاستیک ترکیبی ضایعات تصفیه شده توسط مایع سازی هیدروترمال با هدف تولید پایدار بیوخام دپلیمریزه می‌کند. این آزمایش نشان می‌دهد که چگونه HTL انواع پلیمرهای مصنوعی را دپلیمریزه کرده و پلیمرهایی را که برای پردازش ساب کریتیکال مطلوب یا نامناسب هستند شناسایی می‌کند. یوان و همکارانش از رزین اپوکسی به‌عنوان روان کننده برای بهینه سازی و تقویت مقاومت پل‌های بتنی سگمنتال استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که مقاومت برشی، شکست حالت و شکل پذیری اتصالات رزین اپوکسی تغییر می‌کند. یوسف و همکارانش نیز از پیرولیز محصولات تهیه شده از پسماند پلاستیکی حاصل از پردازش مجدد و پالایش کربن از پسماند پلاستیکی در پلت‌های کربنی استفاده کردند که سپس به‌عنوان میکروفیلر در تهیه مواد سبک وزن به کار رفتند.

بازیافت ورق‌های پلاستیکی اپوکسی یک مسئله جدی در جامعه سبز و پایدار است. در عین حال، مصالح ساختمانی معمولی قادر به همگام شدن با آخرین تحولات در فناوری صنعتی ساخت مصالح ساختمانی نیستند. در این مطالعه، ورق‌های پلاستیکی اپوکسی به‌منظور افزایش مقاومت کششی و فشاری، شکنندگی، مقاومت حرارتی و دیگر ویژگی‌های طراحی بتن ER در مهندسی شهری، راهسازی و طبقات ساختمانی با بتن ترکیب شد. پژوهش‌های تجربی نشان داد که بتن ER نه تنها دچار شکست نمی‌شود، بلکه به خواص منسجم‌تری می‌رسد. با توجه به ماهیت رزین اپوکسی پلاستیک اپوکسی و پیوند بالا بین الیاف برای اطمینان از عملکرد مکانیکی بالای بتن ER، زمانی که ضایعات پلاستیک به شکل گرانول خرد شده و 10 درصد وزنی بتن به آن افزوده شود، ظرفیت فشاری در مقایسه با بتن معمولی عملکرد بهتری دارد. با افزودن 10 درصد، استحکام کششی بتن گرانولار ER افزایش می‌یابد در حالی که مقاومت فشاری پودر و بتن حاوی پودر گرانول کمتر از بتن گرانول است. با انتخاب گرانول مخلوط ER در غلظت 10 درصد، بهترین نتایج بدست آمد. در بررسی مقاومت بتن در برابر سرما، نرخ از دست دادن جرم بتن گرانول از 0.3 تا 0.12 درصد و کاهش مقاومت بین 3.55 تا 9.4 درصد متفاوت بود؛ هر دو از نظر مقاومت در برابر یخ زدگی، تضمین ایمنی و یکپارچگی بتن قوی‌تر از بتن معمولی بودند. در بارهای ترافیکی مکرر، بتن ER تغییر شکل دائمی قابل توجهی از خود نشان نمی‌دهد و میزان آسیب خستگی آن حتی بهتر عمل می‌کند. زمانی که بتن گرانول در 10 وزنی مخلوط شود، معیارهای BPN و عمق سازه ممکن است به طور موثری برآورده شوند و همچنین مقاومت در برابر لغزش جاده نیز تا حد زیادی افزایش یابد. در مقایسه با بتن معمولی، از مدول الاستیسیته بزرگتر، شکل پذیری بیشتر و همچنین پایداری عالی در دماهای بالا برخوردار است. با این حال، تنها سه نوع بتن  ER دارای کسر مخلوط کمتر از 20 درصد هستند که تعداد آنها محدود است. درنتیجه، افزایش نسبت جایگزینی بتن نیز یکی از اهداف تحقیقاتی آینده است و ازطرفی، ارزیابی دوام بتن که حوزه تحقیقات آینده خواهد بود، به تنهایی کافی نیست.