Промышленное производство пенопласта стартовало в конце 1930-х годов. На сегодняшний день общий объём производства пенополистирола в мире составляет около 25 млн тонн в год [1]. Основными сферами применения пенопласта являются: строительство, упаковка, бытовые товары народного потребления. Как следствие, образуется огромное количество отходов пенопласта. Ключевая проблема заключается в том, что данный продукт разлагается крайне медленно. Единственным эффективным решением данной проблемы является: разработка и внедрение специализированной линии по переработке пенопласта, которая позволит получать сырье для производства новых продуктов. Стандартная механическая переработка пластиков (дробление, нагрев и заливка в формы) для пенопласта экономически нецелесообразна из-за его крайне низкой плотности. Это создает значительные трудности при транспортировке и складировании материала. Таким образом, необходимо искать альтернативные методы переработки, которые смогут сделать процесс экономически выгодным и экологически устойчивым.

Пенопласты представляют собой композитные материалы низкой плотности, состоящие из полимерной основы и газовой фазы. Основным сырьём для производства пенополистирола служит полистирол, получаемый путём полимеризации стирола. Процесс изготовления включает этапы вспенивания, сушки, отлеживания, формования и резки. В редких случаях вместо полистирола используют сополимеры стирола [2].

Ключевые свойства пенополистирола включают низкое водопоглощение, морозостойкость и химическую стойкость к минеральным кислотам и щелочам. Однако материал обладает ограниченной долговечностью (4–20 лет) и высокой пожарной опасностью [3].

Для исследования рециклинга пенополистирола выбран химический метод, так как растворение позволяет преобразовать отходы в функциональные продукты. Исходные материалы представлены на рисунке 1. Методика растворения включает:

1. Подготовку чистой, сухой ёмкости.
2. Введение растворителя.
3. Добавление пенополистирола в количестве, превышающем объём растворителя в 2–3 раза.
4. Перемешивание для устранения газов.

Рис. 1. Исходные материалы для проведения исследования

Ацетон (CH₃−CO−CH₃) — полярный органический растворитель, эффективно растворяющий полистирол. В эксперименте 500 мл ацетона смешали с пенопластом, получив густую клейкую массу. Испытания показали, что продукт эффективно склеивает пластиковые изделия, превосходя по свойствам ПВА и силикатный клей. Процесс и результат показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Растворение пенопласта в ацетоне

Ксилол ((СН₃)₂С₆Н₄) — ароматический растворитель. В аналогичном эксперименте пенополистирол растворялся медленнее, образуя жидкую массу, пригодную для изготовления лакокрасочных материалов. Добавление колера позволило создать краску, которая плотно покрывала деревянную поверхность. Результат растворения пенополистирола в ксилоле показан на рисунке 3.

Рис. 3. Краска из пенопласта

Смесь ацетона и ксилола (1:1) ускорила растворение, но полученная краска оказалась менее плотной, чем при использовании чистого ксилола. Таким образом, смесь нецелесообразна для производства красок.

Растворитель 646 (смесь ароматических углеводородов, кетонов, спиртов и эфиров) не показал эффективности в растворении пенополистирола, что делает его непригодным для рециклинга.

Растворимость пенополистирола определяли по формуле:

Растворимость пенопласта в ацетоне s = (600/790) ∙ 100 = 76 г.

Растворимость пенопласта в ксилоле s= (460/834) ∙ 100 = 55 г.

Таким образом, установлено, что растворимость пенопласта значительно лучше в ацетоне, чем в ксилоле.

Таким образом, ацетон демонстрирует более высокую растворимость пенополистирола.

Заключение

1. Ацетон является наиболее подходящим растворителем для химической переработки пенополистирола с целью получения клеевых составов.
2. Ксилол может быть использован для создания лакокрасочных материалов, но его эффективность ниже, чем у ацетона.
3. Растворитель 646 не пригоден для рециклинга пенополистирола.

Литература:

1. Бисанова С. А. «Исторический аспект возникновения и развития промышленного производства полистирола» — URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/istoricheskiy-aspekt-vozniknoveniya-irazvitiya-promyshlennogo-proizvodstva-polistirola
2. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия» — URL: https://bigenc.ru/
3. Производство пенопласта: этапы, технология, сырье — URL: https://knauf-penoplast.ru/stati/proizvodstvo-penoplasta/