ПОВТОРНА ПЕРЕРОБКА ПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕНУ

Доманцевич Н. І., д.т.н., проф.; Старченко С. І.
ЛКА, м. Львів


ПОВТОРНА ПЕРЕРОБКА ПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕНУ

Політетрафторетилен (ПТФЕ, фторопласт-4) - термопластичний полімер, що представляє собою матово-білу речовину, воскоподібну на дотик. ПТФЕ нерозчинний в більшості відомих розчинників, має високі гідро- і ліофобність, прекрасні електроізоляційні властивості, рекордно низький коефіцієнт тертя, високу кліматичну стійкість, нетоксичний, володіє біосумісністю із живими тканинами, здатний зберігати експлуатаційні характеристики в широкому температурному інтервалі, від –2690С до +2600С [1]. Цей полімер є незамінним матеріалом для хімічної, воєнної і атомної промисловості; в авіабудуванні і освоєнні космосу [5].
Поряд з названими перевагами, політетрафторетилен має і ряд недоліків. Так, використання цього полімеру провокує серйозні екологічні проблеми, оскільки в природному середовищі його відходи небезпечні, практично вічні і мають складності в повторній переробці та знищенні [4]. При горінні на звалищах або пожежі на складах відходи фторопласту і композиційних матеріалів на його основі при температурі вище 570 0С самозагораються, при цьому виділяються шкідливі речовини: фтористий водень, фторфосген та інші речовини, що відносяться до І і ІІ категорії небезпечних речовин. При механічній обробці політетрафторетилену на станках утворюється велика кількість відходів у вигляді стружки, стрічок, залишків заготовок [6]. Значну частку цих відходів складають вже відпрацьовані елементи і деталі обладнання, що вже не придатні до використання за своїм цільовим призначенням. На Україні, у зв'язку з особливостями виробничої бази, основна маса твердих фторопластових відходів закопується на полігонах. Тому, повторна переробка ПТФЕ для отримання затребуваних промисловістю матеріалів і виробів являється актуальним науково-технічним завданням, тим більше, що в Україні не виробляється сировина для фторопластових виробів, а повністю завозиться із закордону [3].
На сьогоднішній день існують декілька підходів до повторної переробки ПТФЕ.
Відомий гідротермальний метод переробки. Цей метод базується на проведенні піролізу політетрафторетилену при температурі до +750 0С з одночасною подачею водяного пару, що виключає утворення високотоксичних продуктів, наприклад перфторізобутилену, що утворюється при традиційному піролізі. Даним способом вдається отримувати до 50 % дрібнодисперсного фторопласту («Форум», «Флураліт») від маси вихідних відходів [1, 4]. Переробка вторсировини цим методом потребує значних затрат енергії і наявності спеціального обладнання.
Іншим напрямком переробки відходів фторопласту-4, що знайшов використання в промисловості, є їх механічне подрібнення з отриманням порошку з розміром частинок 10-80 мкм з наступним пресуванням і спіканням. Недоліком вказаного методу являється перегрів подрібненого матеріалу, що супроводжується частковою термодеструкцією фторопласту-4 – і, як наслідок, погіршення фізико-механічних властивостей готових виробів.
Ще одним способом отримання виробів із відходів фторопласту-4 являється їх тонкодисперсне подрібнення при охолодженні рідким азотом з наступним пресуванням і спіканням. Вироблені вказаним способом вироби близькі за сукупністю експлуатаційних властивостей до тих, що виготовляються з первинного порошку політетрафторетилену. Недолік зазначеної технології полягає в складності проведення технологічних операцій, обумовлених використанням рідкого азоту і наявності спеціального обладнання, а також високих енергозатрат.
Існує і інший різновид механічного подрібнення відходів. Спочатку відбувається отримання порошку із фторопласту-4 в роторному подрібнювачі розміром 100-200 мкм. Отриманий порошок очищають 35-% розчином соляної кислоти з наступною промивкою водою і висушуванням. Кінцеве подрібнення проводиться у вигляді водної дисперсії порошку фторопласту-4 з використанням відведеного теплообмінника до отриманням частинок менше 20 мкм [8]. В результаті проведення вказаних технологічних операцій утворюється велика кількість стічних вод, які потребують спеціального очищення.
Можлива також переробка відходів фторопласту-4 у товарні порошки методом лазерної абеляції. Для цього необхідна установка на базі універсального вакуумного модуля з використанням СО2 лазера [1, 2]. Даний спосіб характеризується високою технологічною складністю і поки що залишається лабораторним методом переробки відходів, крім того кінцевий продукт характеризується високою собівартістю.
На сьогоднішній день в Україні діє лише одне виробниче підприємство – НВП «Пластополімер», що має технічну базу і здійснює переробку власних фторопластових відходів. Вироби із додаванням вторсировини за своїми характеристиками не поступаються виробам із первинного фторопласту, а за деякими показниками навіть кращі (вища твердість, менша холодотекусть) [7].
На нашу думку, вирішення проблем, пов’язаних із повторною переробкою ПТФЕ і забрудненням навколишнього середовища відходами фторопластів можливе при прийнятті відповідних заходів на законодавчому рівні. Ці заходи повинні бути направлені на те, щоб виробничі, торгові і інші суб’єкти господарювання, що реалізують фторопластові вироби зобов’язувалися переробляти власні відходи чи приймати вже відпрацьовані вироби від покупців для переробки власними силами чи за домовленістю на інших підприємствах.

Список використаних джерел: 1. Бузник В.М. Состояние отечественной химии фторполимеров и возможные перспективы развития: Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 3, с. 7. 2. Гракович П.Н., Иванов Л.Ф., Калінін Л.А., Рябченко И.Л., Толстопятов Е.М., Красовкий А.М. Лазерная абеляция политетрафторетилена: Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 3, с. 97. 3. Девятирикова С.В. Автореферат дисс. к.т.н. Получение композиционных материалов с использованием вторичных продуктов производства фторполимеров. М.: 2009. 4. Дедов С.А., Мурин А.С., Филатов В.Ю., Бузник В.М. Гидротермальный метод переработки промышленных отходов политетрафторетилена. 8-я всерос. конф. «Химия фтора». Москва, 2009. 5. Логинов Б.А. Практическое приминение фторполимеров (ФП). 8-я всерос. конф. «Химия фтора». Москва, 2009. 6. Паншин Ю.А. Фторопласты / Ю.А. Паншин, С.Г. Малкевич, Ц.С. Дунаевская. – Л.: Химия, 1978. – 228 с. 7. ООО «Научно-производительное предприятие «Пластополимер»» [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.plastopolimer.com/ 8. Способ получения изделий из вторичного спеченного фторопласта-4 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.findpatent.ru/patent/229/2296140.html