ОЦЕНКА СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ

УДК 678.674'524:543.42

  • Шрубок Александра Олеговна − кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазопереработки и нефтехимии. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: shrubok@belstu.by

  • Хаппи Вако Блэк Жюниор − аспирант. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: wakojunior@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-41-48

Ключевые слова: отходы полиэтилентерефталата, переработка отходов, мелкодисперсные полимерные порошки, степень кристалличности, ИК-спектроскопия, спектральные коэффициенты.

Для цитирования: Шрубок А. О., Хаппи Вако Б. Ж. Оценка степени кристалличности мелкодисперсных порошков вторичного полиэтилентерефталата методом ИК-спектроскопии // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 2 (259). С. 41–48. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-41-48.

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы и особенности рециклинга отходов полиэтилентерефталата и показано, что одним из перспективных способов переработки ПЭТ-отходов является сольвентный способ, позволяющий получать чистые с высокими физико-механическими свойствами вторичные полимеры. Цель работы – установление структурных особенностей мелкодисперсных ПЭТ-порошков с размером частиц от 5 до 70 мкм, полученных сольвентным способом из различных полимерных ПЭТ-отходов (бутылочный ПЭТ, отходы полиэфирных волокон). Оценку структурного состояния и степени кристалличности ПЭТ-порошков осуществляли на основе анализа их ИК-спектров. Были рассчитаны относительные интенсивности полос поглощения, характерные для транс- и гош-конформаций, ПЭТ-порошков по отношению к реперным полосам при 1505 и 1570 см–1, и спектральные коэффициенты (D973/D795 и D848/D795, D1042/D795 и D895/D795, D1098/D1370 и D1255/D1370). Отмечено, что на соотношение транс- и гош-конформаций в ПЭТ-порошках оказывает влияние тип исходного ПЭТ-отхода (волокна, ПЭТ-бутылки) и соотношение ПЭТ-отход : органический растворитель. Увеличение соотношения ПЭТ-отходы : растворитель при получении полимерных порошков от 1 : 10 до 1 : 30 приводит к возрастанию их степени кристалличности в среднем в 4,3 раза. Отмечено, что использование соотношения интенсивностей полос D1098/D1370 и D1255/D1370 хорошо согласуется с данными по степени кристалличности ПЭТ-порошков, определенной по плотностям кристаллической и аморфной фазы полимера, что позволяет использовать их для оценки степени кристалличности ПЭТ-порошков.

Скачать

Список литературы

  1. Шайерс Дж. Рециклинг пластмасс: наука, технология, практика. СПб.: Научные основы и технологии, 2012. 640 с.
  2. Керницкий В. И., Жир Н. А. Переработка отходов полиэтилентерефталата // Полимерные материалы. 2014. № 8. С. 11–21.
  3. An analysis of European plastics production, demand and waste data // Plastics Europe (the Association of Plastics Manufacturers in Europe) and EPRO (the European Association of Plastics Recycling and Recovery Organizations). URL: https://plasticseurope.org/wp-content/uploads/2021/12/Plastics-the-Facts-2021-web-final.pdf (date of access: 06.04.2022).
  4. Отчет об объемах сбора вторичных материальных ресурсов и отходов товаров и упаковки, размерах расходования денежных средств, полученных от производителей и поставщиков за 2021 год // Оператор вторичных материальных ресурсов. URL: https://vtoroperator.by/sites/default/files/operator_2021_0.pdf (дата обращения: 06.04.2022).
  5. Охрана окружающей среды в Республике Беларусь. Статистический сборник // Национальный статистический комитет Республики Беларусь (Белстат). 2021. 203 с. URL: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/publications/izdania/public_compilation/index_39700/ (дата обращения: 06.04.2022).
  6. Машкович А. М. Особенности переработки полиэтилентерефталата в пленки и листы // Полимерные материалы. 2018. № 4. С. 36–41.
  7. Вторичная переработка пластмасс / под ред. Ф. Ла Мантия. СПб.: Профессия, 2006. 400 с.
  8. Химия и технология производства полиэтилентерефталата / У. Р. Урманцев [и др]. СПб.: Недра, 2016. 130 с.
  9. Табаев Б. В., Хлесткин Р. Н., Масленников Е. И. Особенности кристаллизации аморфного полиэтилентерефталата в твердой фазе в условиях механических деформаций // Башкирский химический журнал. 2010. Т. 17, № 4. С. 29–31.
  10. Рециклинг отходов многослойных пластиков / В. Т. Липик [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 4. Химия и технология органических веществ. 2006. Вып. XIV. С. 71–75.
  11. Method for recycling polyesters or polyester mixtures from polyester-containing waste: pat. US 20070265361 / A. Maurer, U. Knauf, G. Wolz, M. Frankl, O. Beck. Publ. 3.05.2011.
  12. Способ очистки загрязненных полимеров: пат. RU 2687936 / Д.М. Лайман, М. Гуннерсон, Х. Шонеман, К. Уильямс. Опубл. 16.05.2019.
  13. Джайлз Д., Брукс Д., Сабсай О. Ю. Производство упаковки из ПЭТ. М.: Профессия, 2006. 368 с.
  14. Schmidt P. G. Polyethylene Terephthalate Structural Studies // Journal of polymer science. 1963. Vol. 1. P. 1271–1292. DOI: 10.1002/pol.1963.100010417.
  15. Петухов Б. В. Полиэфирные волокна. М.: Химия, 1976. 272 с.
  16. Roberge М., Prud’homme R. E., Brisson J. Molecular modelling of the uniaxial deformation of amorphous polyethylene terephthalate // Polymer. 2004. Vol. 45. P. 1401–1411. DOI: 10.1016/j.polymer.2003.04.005.
  17. Chen Z., Hay J. N., Jenkins M. J. FTIR spectroscopic analysis of poly(ethylene terephthalate) on crystallization // European Polymer Journal. 2012. Nо. 48. P. 1586–1610. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2012.06.006.
  18. Инфракрасная спектроскопия полимеров / под ред. И. Деханта. М.: Химия, 1976. 473 с.
  19. Фомина Н. Н., Иващенко Ю. Г., Полянский М. М. Изучение структурных особенностей полиэтилентерефталата при вторичной переработке // Фундаментальные исследования. 2017. № 2. С. 93–97.
  20. Влияние 1,1,3-тригидроперфторпропанола-1 на структуру и свойства пленок полиэтилентерефталата / С. В. Кудашев [и др] // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементорганических мономеров и полимерных материалов. 2013. Вып. 11, № 19 (122). С. 86–90.
  21. C. Cole K., Ajji A., Pellerin É. New Insights into the Development of Ordered Structure in Poly(ethylene terephthalate). 1. Results from External Reflection Infrared Spectroscopy // Macromolecules. 2002. 35 (3). P. 770–784. DOI: 10.1021/ma011492i.
  22. Polyethylene terephthalate-multiwall nanotubes nanocomposites: Effect of nanotubes on the conformations, crystallinity and crystallization behavior of PET / S. Tzavalas [et al.] // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2008. No. 46 (7). P. 668–676. DOI: 10.1002/polb.21378.
  23. Desai A. B., Wilkes G. L. Solvent-induced crystallization of polyethylene terephthalate // Journal of Polymer Science: Polymer Symposia. 1974. No. 46(1). Р. 291–319. DOI: 10.1002/polc.5070460123.
  24. Facile Preparation of Hydrophobic PET Surfaces by Solvent Induced Crystallization / E. Afonso [et al.] // Coatings. 2022. No. 12(2). 137. URL: https://www.mdpi.com/2079-6412/12/2/137 (date of access: 06.04.2022). DOI: 10.3390/coatings12020137.
Поступила 08.04.2022