Композитные материалы — это материалы, состоящие минимум из двух компонентов с разными свойствами. В настоящее время наиболее популярные из них — полимерные. Составляющими являются армирующий наполнитель и связующее вещество. Композитные материалы заменяют традиционные материалы в различных сферах промышленности и превосходят их по ряду характеристик. Срок службы композитов достаточно большой и может достигать 30–50 лет. Разработка и создание композитных полимерных материалов — одно из наиболее перспективных направлений современного материаловедения [1].

Полимерпесчаный композит (ППК) — это искусственно созданный материал, один из видов композитных материалов, который представляет собой смесь полимеров и песка. Основные компоненты этого материала — переработанные термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен и другие) и кварцевый песок [2].

Пластик разлагается, отравляя почву, поверхностные и подземные воды, на протяжении от 100 до 1 тыс. лет. Кроме того, из выброшенного пластика, под действием различных факторов (температуры, солнца и др.) в окружающую среду попадают его мелкие фрагменты (длинной менее 5 мм) — микропластик. Он оказывает негативное влияние на живые организмы.

Печальных последствий можно избежать, если отправлять пластик на переработку, а уже переработанную пластмассу использовать в качестве сырья для изготовления различной продукции, которой может выступать полимерпесчаный композит [3].

Плюсы внедрения и производства ППК заключаются в:

1. Большом количестве перерабатываемого сырья.
2. Разнообразии применяемого сырья.
3. Экологичности и безопасности ППК.
4. Замене природных материалов.

Для создания полимерпесчаного композита необходимо два вида сырья — это песок и пластиковый полимер. В качестве полимера, было принято решение использовать те виды отходов, которые можно собрать в нужных количествах и которые встречаются довольно часто в качестве мусора. Были собраны пластиковые бутылки, крышки от пластиковой тары и фольгированные пакеты от кошачьего корма. Основа фольгированных пакетов, а также пластиковые бутылки состоят из полиэтилена — самого популярного пластика в промышленности. Он термопластичен и может многократно переплавляться без деградации. Полипропилен является основой для создания крышек от бутылок. Он менее плотный и более твердый, чем полиэтилен. Также полипропилен более термостойкий.

Расчет рецептуры и содержания компонентов производился согласно таблицы 1. В качестве полимера использовались:

1. полипропиленовые крышки
2. полиэтиленовые бутылки
3. полиэтиленовые фольгированные пакеты

Таблица 1

Рецептура пробных образцов ППК

Методика изготовления образцов

1. Измельчить полимер. Исходное сырье показано на рисунке 1.
2. В жаропрочную емкость взвесили необходимое количество выбранного полимера и песка.
3. Поставить данную смесь нагреваться на плитку.
4. Перемешивать данную смесь до расплавление полимера и образования однородной массы.
5. Снять с огня, массу поместить в жаропрочную форму, сформировать пласт материала.

Рис. 1. Исходное пластиковое сырье

Результатом работы стали 4 удачных образца полимерпечаного композита. Образцы показаны на рисунке 2. Плотность образцов, полученных на основе полиэтилена больше, чем плотность образцов, полученных из пропилена.

Также было установлено, что лучшая связка песка с полимером достигается при его значении в материале составляющее 70 % полимера и 30 % песка.

Рис. 2. Полученные образцы

Для проверки ударопрочности, образцы подверглись механическому воздействию в виде ударов молотком, однако все образцы прошли это испытание успешно.

Для оценки устойчивости материала к влаге, полученные образцы были помещены в емкость с водой. Установлено, что через неделю никаких изменений с образцами не произошло.

Установлено, что из смеси измельченного пластикового мусора и песка возможно изготовить полимерпесчаный композит. Установлено, что образцы, изготовленные из пластикового мусора, обладают свойствами, отвечающими требованиям промышленного производства. Благодаря изготовлению полимерпесчаных композитов может быть уменьшено пластиковое загрязнение среды и потребление традиционных ресурсов, таких как дерево, камень и металл.

Литература:

1. Композитный мир: чем уникальны и перспективны новые материалы — URL: https://dzen.ru/a/Y4DOeJfyVGAO2Go1
2. Благоустройство парковых территорий мебелью из ППК — URL: https://inov-service.ru/blog/blagoustroystva-territorii/polimerpeschanyy
3. Технология полимеров. Методы получения высокомолекулярных соединений: учеб. пособие / И. И. Осовская, А. Е. Баранова. — СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2023. — 74 с.