Изменение структуры полимера под влиянием теплового воздействия удается наблюдать только в инертной среде. Процесс термодеструкции может вызывать деполимеризацию полимера, деградацию его молекул, циклизацию до лестничных или графитоподобных структур. Преобладание какого-либо процесса определяется строением полимера и температурой.

Под влиянием высоких температур в инертных средах или в вакууме полимерные насыщенные углеводороды распадаются на полимерные осколки, размер которых тем меньше, чем выше температура и слабее связь С-С в основной цепи. Наибольшей прочностью характеризуется углерод - углеродная связь в основной цепи макромолекулы полиметилена. В полиэтилене углерод - углеродная связь ослаблена в местах боковых ответвлений и в местах окисления до гидроперекисных групп. В полипропилене, прочность связи С-С ослаблена присутствием в каждом звене метильной группы.

Эти особенности структуры полиолефинов ярко проявляются в процессе термодеструкции. Термодеструкция полиэтилена начинается при 290-300°С. Сначала происходит уменьшение молекулярного веса, и только выше 360°С начинается выделение низкомолекулярных продуктов деструкции. Распад молекул в интервале 290-360°С происходит преимущественно по ослабленным связям С-С основной цепи. В процессе деструкции при температуре до 290°С полиэтилен постепенно обогащается звеньями СН=СН.

Уменьшение молекулярного веса полипропилена становится заметным уже при температуре выше 230°С. Процесс деструкции сопровождается выделением летучих продуктов в результате разрыва макромолекул, прежде всего в местах окисления по связи углерод- -водород. Деструкция при более высоких температурах вызвана, по-видимому, переносом  - водородного атома от третичного атома углерода к соседнему звену (как в случае полиэтилена в местах разветвлений).

Продукты деструкции постепенно, обогащаются осколками с ненасыщенными концевыми звеньями.

В большинстве случаев деструкция полимера по слабым связям или отрыв лабильных групп с рекомбинацией макрорадикалов опережает процесс деполимеризации. Деградация полимера проходит по радикально-цепному механизму, реже - по ионному механизму. Гемолитический распад макромолекул приводит к образованию двух радикалов.

Стойкость к термодеструкции зависит от прочности связи между атомами в основной цепи. Повышение прочности связи С-С в карбоцепных полимерах достигается подбором замещающих групп [15].

Механическая деструкция

Механическая деструкция полимеров протекает под влиянием механических напряжений, превосходящих энергию химических связей в основных цепях макромолекул. Под действием механических напряжений в полимерах проходят одновременно два процесса: скольжение макромолекул относительно друг друга (вязкое течение) и разрыв ковалентных связей в местах наибольшей концентрации напряжений (механическая деструкция). Преобладание любого из этих процессов в линейных полимерах определяется прочностью химических связей, жесткостью макромолекул и величиной межмолекулярного взаимодействия.

Деструкция при механических воздействиях приводит к разрушению макромолекул на осколки, молекулярный вес которых зависит от природы полимера и условий нагружения.

Механическое напряжение вызывает преимущественно гомолитический разрыв макромолекул с образованием макрорадикалов.

При деструкции в присутствии кислорода образуются перекисные радикалы, которые инициируют развитие окислительных процессов, осложняющих рекомбинацию макрорадикалов и приводящих к понижению молекулярного веса линейного полимера или разрушению на случайные осколки сетчатого. В инертной среде макрорадикалы рекомбинируются. Образование связей происходит направленно (в соответствии с направлением механических сил), что проявляется в анизотропии свойств продуктов деструкции. В результате рекомбинации макрорадикалов может повыситься степень разветвленности макромолекул и увеличиться количество гель-фракции, так как часть линейного полимера превращается в сетчатый полимер. При механической деструкции эластичного сетчатого полимера рекомбинация макрорадикалов приводит к образованию новой полимерной сетки, более устойчивой к внешним воздействиям. Одновременно может происходить и диспропорционирование макрорадикалов, в результате которого понижается средний молекулярный вес полимера и становится уже его молекулярно-весовое распределение [12].

Существующие методы механической переработки предполагают переработку одноразовых шприцев в разобранном виде, то есть цилиндр отдельно, поршень отдельно. Необходимым условием данных методов является тщательная сортировка шприцев, что значительно усложняет процесс. Поэтому цель данной работы заключается в изучении способов совместной переработки различных полимерных материалов, таких как полиэтилен и полипропилен, из которого и состоит шприц.

Добавки

Стабилизаторы

Свойства полимеров ухудшаются из-за деструкции расплава (при переработке), термодеструкции, долговременного теплового старения (термоокисление) и влияния атмосферных условий (включая фотоокисление). Некоторые из этих процессов ускоряются под действием ничтожных количеств металлов. Физические (солнечная радиация и другие высокоэнергетические излучение, тепло) и агрессивные химические агенты (кислород и его активные формы, вредные примеси в атмосфере, такие как NO_x, или SO₂), усиленные механическим воздействием, атакуют полимер одновременно или в поочередно идущих процессах.

Различия в склонности полимерных материалов к деструкции определяются различиями в химическом строении, и, в частности, присутствием деструкционно-чувствительных компонентов. Прогрессирующая деструкция усиливается или (сенсибилизируется неполимерными включениями, в том числе примесями металлов различного происхождения и фотоактивными красителями и пигментам. Химические изменения сопровождаются изменением внешнего вида полимера пожелтение, потеря глянцевитости или прозрачности, поверхностное растрескивание и нежелательным изменением механических свойств (среди которых удлинение при разрыве, прочность при растяжении, ударная прочность). Для ликвидации химических и физических напряжений на различных этапах своей жизни полимерные материалы нуждаются в стабилизации. Используемые стабилизаторы классифицированы в соответствии с основными механизмами их функционирования [12].

Связь между строением стабилизатора и его общей эффективностью определена для всех классов основных стабилизаторов, применяемых либо в виде отдельных добавок, либо (намного чаще) в виде физических смесей, защищающих полимеры с помощью различных механизмов действия [15].

Пластификаторы

Добавки, улучшающие перерабатываемость и эластичность полимерных материалов, или растягивающие полимер за счет уменьшения вязкости расплава или температуры стеклования и модуля упругости без изменения его химической формулы, называются внешними пластификаторами, наполнителями или технологическими маслами.

В качестве "внешних" пластификаторов используются различные органические соединения. Они присоединяются к макромолекулам физическими (Ван-дер-ваальсовыми) силами и включают вещества с температурой кипения свыше 300 °С. Среди них такие соединения, как ди-2-этилгексилфталат, ди-2этилгексиладипат, олигомеры дикарбоновых кислот с молекулярной массой до 3500, сложные эфиры тримеллитовой кислоты, эпоксидированные жирные кислоты или органические фосфаты, например, три-2-этилгексилфосфат или 2-этилгексилдифенилфосфат. Большинство фосфатов действуют как пламегасящие агенты, причем некоторые из них, одновременно подавляют дым [12].

Неизвлекаемые пластификаторы - это, в основном, сополимеры с существенно более низкой температурой стеклования, например, полиэтиленсовинилацетат с содержанием приблизительно 45% винилацетата, тройной полимер этиленвинилацетат-монооксид углерода или хлорированный ПЭ используются как "внутренние" пластификаторы в полимерных изделиях, предназначенных для применения в медицине. Сочетание внутренних и внешних пластификаторов может обеспечить оптимальный баланс свойств [11].

Технологическая часть