بازیافت پلاستیک ها حفاظت از منابع با ارزش بخش دوم
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر در بخش اول این مقاله، در مورد انواع روش های بازیافت، انواع مختلف پسماندهای پلاستیکی و فرایند سواکردن آن ها بیان شد و دراین شماره، سازوکارهای تخریب پلاستیک، آلوده کننده ها (contaminants) و امکان فنی بازیافت پلاستیک ها بحث خواهد شد.
1. سازوکارهای تخریب پلاستیک
در کل، بسپارها تنها برای فراورش و طول عمر اولیه مصرف نه برای بازفراورش و طول عمر ثانویه مصرف پایدار می شوند. این مطلب بهخصوص برای مواد بسته بندی فیلم پلاستیکی ساخته شده از پلی الفین ها، ازجمله PP و PE که معمولا دارای طول عمر کوتاه هستند،صحیح است.
تخریب یک بسپار از قرار گرفتن درمعرض عواملی هم چون گرما، تنش مکانیکی، اکسیژن و نور UV ناشی می شود. برای مثال، فیلم هایپلی اتیلن مورداستفاده در بسته بندی تجاری متحمل تخریب اکسایشی و نور اکسایشی (photo-oxidation) در هنگام فراورش ومصرف می شوند. بازفراورش می تواند منجر به تخریب مکانیکی، گرمایی، و گرمااکسایشی شود.
فرایند تخریب منجر به تغییرات در ساختار بسپار می شود و معمولا توسط ریزیدن (Fragmentation)، یا برش زنجیر درشت مولکول کهمنجر به تغییراتی در خواص بسپار می گردد، شناسایی می شود. هم چنین واکنش های زنجیر رادیکالی، ازجمله تشکیلهیدروپروکسیدها و اتصالات عرضی، درطول تخریب رخ می دهند و منجر به تغییراتی در ساختار بسپار می شوند. درطول فراورش، هردوی واکنش های برش زنجیر و شبکه ای شدن اتفاق می افتند، که منجر به افزایش کسر زنجیرهای بسپاری با وزن مولکولی کمتر وافزایش شاخه دار شدن زنجیر می شوند. درنتیجه، تکه تکه شدن، خوداختتامی (self-termination) و واکنش های انتقال زنجیر رادیکالهای بسپار درطول تخریب رخ می دهند. پلی الفین ها اغلب متحمل تخریب اکسایشی می شوند.
درطول فراورش و زمان مصرف، مواد درمعرض گرما، تنش های مکانیکی، اکسیژن و تابش UV قرار دارند. بسته به ساختار بسپار وشرایط فراورش، این تنش ها منجر به تخریب بیشتر یا کمتر می شوند. درکل، اثرات فرایندهای تخریب می تواند به صورت زیر دسته بندیشوند:
• تغییر در وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی، که منجر به تغییری در گرانروی می‌شوند.
• تشکیل زنجیرهای شبکه ای و شاخه دار
• تشکیل ترکیبات اکسیژن دار و ترکیبات سیرنشده
علم سرعت تخریب بسپارها برای طراحی فراورش بازیافت و فراورش هایی برای تولید محصولات جدید از مواد بازیافتی مهم است. درطولفراورش بازیافت، گرانروی مذاب و رفتار جریان تغییر مواد، منجر به تغییری در تنظیمات فرایند و گاهی اوقات سختی در بازفراورش میشود. محصولات بازیافت شده می توانند خواص مکانیکی بدتری نسبت به مواد نو داشته باشند. پایداری گرمایی بسیاری از بسپارهاتحت تاثیر قرار نمی گیرد.
سازوکار تخریب، که می تواند به تخریب مکانیکی، تخریب گرمایی، تخریب گرمااکسایشی، یا نوراکسایشی تقسیم شود، وابسته به روشمورداستفاده برای بسپارش است. علاوه براین، درجه و نوع تخریب وابسته به شرایط فراورش و ماهیت بسپار است.
1.1 تخریب مکانیکی
هنگامی که تنش های برشی و کششی (تنش های مکانیکی)، ناشی از برش و کشش در فراورش رانشگری، بیش از نیروهای پیوند درونمولکولی شود، پیوندهای شیمیایی کربن کربن زنجیر اصلی بسپار شکسته شده و منجر به تخریب مکانیکی می شود. تنش های مکانیکیبا افزایش طول زنجیر و کاهش فاصله تا مرکز زنجیر افزایش می یابند. درنتیجه، برش زنجیر برای زنجیرهای طویل تر بسپار افزایش مییابد و به احتمال زیاد در مرکز زنجیر رخ می دهد. به علاوه، کاهش در دما، انعطاف پذیری بخش های زنجیر را کاهش می دهد که منجربه افزایش این تنش های مکانیکی می شود.
1.2 تخریب گرمایی
تخریب گرمایی با گرما اتفاق می افتد. گرمایش یک بسپار منجر به افزایش انرژی درونی می شود که باعث اثراتی که در ادامه گفته شدهمی شود: درابتدا، با تضعیف نیروهای بین مولکولی، سرعت چرخش هر گروه متحرک در بسپار افزایش می یابد. دوم، انرژی ارتعاشیپیوندهای بسپار افزایش می یابد، که منجر به شکست پیوند درطول زنجیر برطبق یک الگوی آماری و تشکیل دو رادیکال در هر انتهایپیوند شکسته شده، می شود. درنهایت، تحرک اجزای جذب شده افزایش می یابد که مهاجرت آن ها را از بسپار و از این رو واکنش آن هابا محل های دارای انرژی را ممکن می سازد.
1.3 تخریب گرمااکسایشی
تخریب گرمااکسایشی بسپارها از خوداکسایشی (autooxidation) ناشی می شود. واکنش همان مراحل شناخته شده برای وابسپارشرا دنبال می¬کند: شروع، انتشار و اختتام. بسته به واکنش های غالب درطول خوداکسایش، افزایش یا کاهش متوسط وزن مولکولی بسپارمی تواند رخ دهد. درحالی که برش β و ریزیدن باعث کاهش وزن مولکولی می شوند، بازترکیب (recombination) می تواند باعث افزایششود.
برگردان: مهندس رویا پورشوشتر
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۵ ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
