СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ
METHOD OF PROCESSING POLYMER WASTES

Изобретение относится к области переработки заструктурированных отходов, образующихся в производстве бутадиен-стирольных термоэластопластов, и изготовления на их основе полимерно-битумных композиций.
В промышленности строительных материалов, в том числе полимерно-битумных вяжущих, важной задачей является расширение сырьевой базы, в частности, путем привлечения вторичных продуктов. Для решения такой проблемы в отношении гидроизоляционных материалов актуальной задачей является использование полимерных отходов, образующихся в больших количествах на заводах по производству синтетических каучуков, взамен дефицитных дорогостоящих кондиционных полимеров. Известны способы (патент SU 1664804 A1) получения полимерно-битумных материалов в аппарате смешения, при котором термоэластопластичный полимер помещают на решетку, расположенную в нижней части аппарата смешения, введения пластификаторов, битума, нагретого до 160-200°С.
Способ получения полимерно-битумной, гидроизоляционной мастики (RU 2016019) с использованием в качестве полимерной добавки бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30 и целевых добавок предусматривает подачу в турбосмеситель низкомарочного битума, введения в него при перемешивании бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30 целевых добавок до получения смеси с определенным соотношением битум:наполнитель.
К недостаткам известных способов следует отнести невозможность их использования для переработки заструктурированных отходов ДСТ, использование высоких температур для достижения растворимости в битумах термоэластопластичного полимера.
Наиболее близким по технической сущности является техническое решение (RU 2011667), согласно которому в состав битумной композиции, предназначенной к использованию для гидроизоляции и герметизации, вводят вещества в соотношении, мас.%: битум 70-79: бутадиен-стирольный термоэластопласт или каучуковая крошка, являющаяся смесью отходов производства бутадиен-стирольного латекса и синтетического каучука и целевые добавки в две стадии. На первой стадии получают концентрат смешиванием части битума и компонентов, который вводят в ненагретом виде на второй стадии в остаток предварительно нагретого битума при постоянном перемешивании до получения однородной массы. Соотношение между частями битума, введенного на первой и второй стадиях, составляет 1:(1,41-2,95).
Использование такого способа позволяет изготавливать битумные композиции при сохранении или улучшении ряда показателей. Однако способ не позволяет перерабатывать заструктурированные отходы производства бутадиен-стирольных термоэластопластов и получать на их основе однородные композиции с необходимым уровнем физико-механических показателей.
Технической задачей является разработка способа переработки заструктурированных отходов производства бутадиен-стирольных термоэластопластов, расширение сырьевой базы, в частности, путем привлечения вторичных продуктов, использование полимерных отходов, образующихся в больших количествах на заводах по производству синтетических каучуков, взамен дефицитных дорогостоящих кондиционных полимеров.
Поставленная цель достигается за счет того, что:
1. Предварительно осуществляют дробление, пластификацию полимерной крошки из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта на смесительном оборудовании, затем выдерживают не менее шести часов, вводят целевые добавки; обрабатывают на валковом оборудовании.
На валковое оборудование загружают битум БНД, дробленые отходы бутадиен-стирольного термоэластопласта обрабатывают при 30-60°С на валковом оборудовании 5-10 минут, после чего выгружают, охлаждают.
В смеситель роторного типа вводят нефтяное масло с содержанием ароматических углеводородов не менее 35%, дробленые отходы бутадиен-стирольного термоэластопласта обрабатывают при 30-60°С на валковом оборудовании 5-10 минут, после чего выгружают, охлаждают.
Предложенный способ используют для получения полимерной модифицирующей добавки (Поликрош ПМД) в сравнении с известным техническим решением, включающим бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-30Р, для битумных вяжущих, резинобитумных составов в производстве при изготовлении полимерно-битумных композиций по примерам 1-6.
Пример 1. Предварительно на дробильной установке получают полимерную крошку из заструктурированных отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта. На первой стадии на вальцы подают навеску битума БНД 40/60, загружают дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 20:80 мас.% обрабатывают до очищения валков при температуре валков 30-60°С в течение 5-10 мин и получения листового материала с дискретными включениями крошки ДСТ. После пластификации и вылежки (в процессе которой происходит охлаждение листового материала) не менее шести часов на второй стадии полученную заготовку повторно обрабатывают на валковом оборудовании до получения однородного материала - модифицированного (Поликрош ПМД), который имеет условную прочность при растяжении 16,6 МПа, относительное удлинение 310%.
В мешалку лопастного типа вводят в мас.%: 85 битума БНД 40/60 и нагревают его до температуры 100-110°С, добавляя 11 масла индустриального, перемешивают в течение 3-5 мин. После перемешивания вводят 4 «Поликрош ПМД» (20:80) и перемешивают при температуре 150-160°С до получения однородного состава битумного вяжущего.
Пример 2. По примеру 1 на вальцы подают навеску битума БНД 60/90, загружают дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 15:85 мас.%.
В мешалку лопастного типа вводят в мас.%: 85 битума БНД 60/90 и нагревают его до температуры 100-110°С, добавляют 12 масла индустриального, перемешивают в течение 3-5 мин. После перемешивания вводят 3 «Поликрош ПМД» (15:85) и перемешивают при температуре 150-160°С до получения однородного в виде порошка темно-серого цвета состава. Полученный материал после подпрессовки в вулканизационном прессе имеет условную прочность при растяжении 18,9 МПа, относительное удлинение 410%.
Пример 3. По примеру 1 на вальцы подают навеску битума БНД 40/60, загружают дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 25:75 мас.%. Полученный материал имеет условную прочность при растяжении 14,5 МПа, относительное удлинение 520%.
Пример 4. По примеру 1 в смеситель роторного типа СМ-200 загружают навеску масла ПН-6 с содержанием ароматических углеводородов 85% загружают дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 20:80 мас.%. Полученный материал «Поликрош ПМД» имеет условную прочность при растяжении 14,0 МПа, относительное удлинение 500%.
Пример 5. По примеру 1 в смеситель роторного типа СМ-200 загружают навеску нефтяного мягчителя Пластар-20К с содержанием ароматических углеводородов 88%, загружают дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 15:85 мас.%.
Полученный материал «Поликрош ПМД» имеет условную прочность при растяжении 14,9 МПа, относительное удлинение 520%.
Пример 6. По примеру 1 в смеситель роторного типа СМ-200 загружают навеску масла «мягчителя для резиновой промышленности» с содержанием ароматических углеводородов 35%, дробленую крошку из отходов бутадиен-стирольного термоэластопласта исходя из соотношения 25:75 мас.%.
Полученный материал «Поликрош ПМД» имеет условную прочность при растяжении 14,4 МПа, относительное удлинение 518%.
В мешалку лопастного типа вводят в мас.%: 83 битума БНД 40/60 и нагревают его до температуры 100-110°С, добавляют 14 масла индустриального, перемешивают в течение 3-5 мин. После перемешивания вводят 3 «Поликрош ПМД» (25:75) и перемешивают при температуре 150-160°С до получения однородного состава битумного вяжущего.
Результаты испытаний ПБМ, изготовленных по примерам 1-6, приведены в таблице.
Таблица
Результаты испытаний полимерно-битумных композиций, содержащих «Поликрош ПМД»
Наименова-ниепоказателей
По известно-му способу
По предложенному способу с «Поликрош ПМД»
пример 1
пример 2
пример З
пример 1
пример 2
пример 3
КиШ °С
64
67
63
63
67
63
63
П<sub>+25</sub>
78
82
74
112
80
81
90
П<sub>0</sub>
40
39
45
36
39
43
36
D<sub>+25</sub>, см
59
77
58
66
78
59
60
D<sub>0</sub>, см
29
24
22
26
23
24
26
Э<sub>+25</sub>, см
96
93
87
94
94
97
96
Э<sub>0</sub>
75
73
69
73
72
75
76
t<sub>хрупкости,</sub>°C
-28
-30
-28
-31
-30
-29
-30
Однород-ность
Однородная
Однородная
Однородная
Однородная
Однородная
Однородная
Однородная
Как следует из приведенных данных, предложенный способ позволяет изготавливать полимерную модифицирующую добавку «Поликрош ПМД» на основе заструктурированных отходов производства бутадиен-стирольного термоэластопласта. Полимерно-битумные вяжущие с «Поликрош ПМД» характеризуются значениями физико-механических показателей на уровне известного технического решения. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, позволяет перерабатывать заструктурированные отходы производства бутадиен-стирольного термоэластопласта, изготавливать с их использованием полимерно-битумные композиции с необходимым уровнем физико-механических показателей. Техническим результатом является разработка способа рационального использования крупнотоннажных отходов производства бутадиен-стирольного термоэластопласта, использования его в качестве полимерных модифицирующих добавок в производстве полимерно-битумных композиций и тем самым улучшения экологии окружающей среды, снижения себестоимости полимерно-содержащих материалов. На основе настоящего технического решения разработан способ изготовления нового полимерного материала - полимерно-модифицирующей добавки к битумным вяжущим - Поликрош ПМД с высокими техническими характеристиками: условная прочность при растяжении 16,6 МПа, относительное удлинение 310%.
Способ изготовления полимер-битумной мастики по RU 2011667, RU 1558942 не позволяет получить полимерную модифицирующую добавку к битумным связующим и касается производства битумно-полимерных мастик как конечного продукта. Предложенный способ используют для изготовления товарного продукта отечественного производства Поликрош ПМД для битумных вяжущих полимерно-битумных составов производства кровельных материалов, ремонта дорожных покрытий, вибро-, шумоизоляционных материалов.