Молекулярная масса бывших в употреблении изделий является весьма высокой, потому что деструкция, испытываемая материалом этого типа, при краткосрочном использовании весьма незначительна. Последнее обстоятельство предполагает, что свойства вторично переработанного материала близки к таковым у исходного полимера.
Вторично переработанные полимеры испытывают, по крайней мере, два-три цикла переработки,и в каждом из них плавление вызывает дополнительную деструкцию материала. Кроме того, увеличение количества вторично переработанных полимеров и использование смесей из вторично переработанных и первичных материалов ведет к тому, что значительная доля рекуперированных пластиков перерабатывается вновь и вновь. Это означает, что свойства таких многократно переработанных полимерных материалов постоянно изменяются с увеличением числа циклов переработки в сторону их ухудшения.
Свойства восстановленного ПЭВП зависят не только от свойств утилизированных продуктов, но также от характера и числа циклов переработки. Кроме того, как на свойства расплавов, определяющих обрабатываемость полимера, так и на свойства твердого материала до некоторой степени влияет вторичная переработка.
Таким образом, необходимо знать связь между свойствами и циклами переработки,чтобы иметь возможность до некоторой степени предусмотреть вероятные характеристики вторично переработанных пластмасс, и следовательно, определить доступные для этих материалов сферы применения. Разумеется, конечные свойства будут зависеть не только от числа циклов переработки, но также отсвойств рекуперированных материалов, от характера переработки и ее условий.
У полимера, прошедшего через несколько циклов переработки на одношнековом экструдере, вязкость уменьшается с увеличением числа циклов вторичной переработки. Это означает что, при повторных экструзиях термомеханические напряжения, действующие на расплав, вызывают определенную деструкцию полимера.
Однако у полимера прошедшего через двухшнековый экструдер вязкость уменьшается только при высоких скоростях сдвига, а при низких скоростях сдвига эффект обратный. Термомеханическое напряжение вызывает как разрывы цепей, так и молекулярный рост, главным образом из-за образования длинных боковых ветвей и сшивания. Конечное молекулярное строение зависит от относительного вклада этих двух процессов.
Следовательно на конечные свойства вторично переработанного полимера влияет строение ПЭВП и характер перерабатывающего оборудования [11].
Полипропилен (ПП) имеет широкую область применения. Основным источником рекуперированного ПП являются контейнеры из-под аккумулятор, пленки, детали автомобилей и т.п. Во многих случаях строение, морфология и свойства вторично переработанного ПП очень близки к таковым у исходной полимера.
Существенное изменение строения и морфологии встречается в тех случаях, когда изделия из ПП попадают в жесткие условия работы, например, когда речь, идет об автомобильных бамперах, постоянно находящихся под открытым небом, трубах для горячей воды и т.д. Деградация ПП из-за потери стабилизаторов особенно скоротечна и опасна. Фактически ПП очень подвержен всем типам деструкции ввиду своего химического строения, в особенности из-за наличия лабильного третичного углерода в главной цепи. Явления деструкции при переработке усиливаются присутствием механического напряжения. Поэтому переработка и использование ПП возможны только при хорошей стабилизации материала.
Деструкция в ходе переработки может быть очень значительной, если перед каждой технологической операцией не вводится стабилизатор.
Безразмерная молекулярная масса рассчитывалась как отношение величины, полученной после каждого цикла переработки, к молекулярной массе исходного полимера. Кинетика деструкции зависит от механического напряжения, приложенного к расплаву. При снижении молекулярной массы и, следовательно, вязкости полимера механическое напряжение уменьшается и его влияние на деструкцию падает. Поэтому кинетика деструкции ускорена на первых циклах, когда молекулярная масса и механическое напряжение выше [12].
Изменение молекулярной массы сопровождается изменением кристалличности, причем уменьшение массы обычно влечет увеличение кристалличности; эти две тенденции сильно влияют на механические свойства, хотя и в различной стегни. Очевидно, что уменьшение молекулярной массы и увеличение кристалличности вызывает снижение относительного удлинения при разрыве, но эти взаимосвязанные изменения производят противоположный эффект на разрывное напряжение и модуль упругости. Оба этих параметра возрастают с увеличением молекулярной массы и кристалличности. Модуль упругости экструдированных образцов возрастает с числом циклов переработки. Столь различное поведение было объяснено изменением не только молекулярной массы, но и возрастанием кристалличности (из-за уменьшения молекулярной массы), что имеет большее значение для экструдированного ПП. Относительное удлинение, напротив, уменьшается в обоих образцах, причем в большей степени в полимере, переработанном литьем под давлением. Влияние повторных переработок неблагоприятно для разрывного удлинения: после пяти экструзий пластичный ПП становится хрупким.
Основной результат повторных циклов переработки заключается в уменьшении молекулярной массы при отсутствии заметного ветвления. Поэтому кристалличность растет. Уменьшение молекулярной массы и увеличение кристалличности вызывает уменьшение относительного удлинения (а также вязкоупругий переход), но по-другому влияет на жесткость. Модуль упругости и прочность при растяжении растут с ростом кристалличности и уменьшаются с падением молекулярной массы [11].
Утилизация изделий, состоящих из комбинации различных полимеров, является насколько трудоемкой, настолько и перспективной задачей. При создании вторичных материалов с допустимыми механическими свойствами из смесей пластиков отпадает необходимость в сортировке медицинских изделий, что должно положительно сказаться на себестоимости переработки.
Для достижения видимых успехов в утилизации многокомпонентных отходов необходимо вести переработку с максимально коротким циклом. Задача состоит в том, чтобы, с одной стороны, избежать лишних материальных затрат, а с другой - сократить время переработки, не давая возможности полимерам, входящим в состав материала, начать разрушаться. По этой причине необходимо выдерживать рабочую температуру низкой. Необходимо также выбирать им приложения, которые не требуют высоких механических свойств и не обладают значительными габаритами. Только так можно избежать серьезного влияния себестоимости переработки на конечную стоимость изделия, а также нивелировать невысокие механические свойства многокомпонентного полимера малыми размерами изделий формируемых из него.
С другой стороны смеси полимерных отходов можно рассматривать как композицию ПКМ и выбрав оптимальные условия переработки таких композиций получать сырье не многим отличающиеся от первичного [14].
В последние десятилетия ассортимент композиционных материалов, изготавливаемых из смесей или сплавов промышленно важных (базовых) полимеров, значительно расширился. Эффективным способом получения новых материалов, обладающих необходимыми свойствами, является смешение двух и более термопластов - сложный физико-химический процесс, протекающий под действием механических и температурных полей. Большинство полимеров несовместимы друг с другом, однако, направленно изменяя их морфологию, можно получать смеси с удовлетворительными эксплуатационными характеристиками.
Другой причиной повышенного внимания к полимер-полимерным композициям является то обстоятельство, что полимерные смеси подобного типа часто образуются в качестве отходов производства, и дешевые деградировавшие полимерные продукты могут быть использованы повторно. В силу как экономических, так и экологических причин с начала 80-х годов объем утилизации полимерных смесей и сплавов термопластичных материалов значительно вырос. Ужесточение требований к экологической чистоте производства и потребления полимерных продуктов заставляет исследователей сконцентрировать свои усилия на проблемах повторного использования ПО (60% от общего количества полимерных отходов) [12,14].
При условии надлежащего разделения, обработки или модификации этих материалов они могут стать доступным и дешёвым источником полимерного сырья, поскольку на их долю в экономически развитых странах приходится примерно 200 млн. т. твёрдых бытовых отходов в год.
Однако ввиду разнородного состава такого сложного сырья в ходе его повторного использования происходит образование ряда несовместимых ингредиентов, физические свойства конечного продукта ухудшаются, материалы становятся хрупкими. Расходы, связанные с развитием техники рециклинга и сортировкой сырья, т.е. с разделением его на отдельные совместимые типы полимеров, существенно увеличивают соотношение цена: свойства по сравнению с таким соотношением в производстве, основанном на использовании смесей первичных полимеров. Разные типы пластиков - термопласты, реактопласты смесевые композиционные многослойные материалы и т.п. - требуют разного подхода к переработке [15].