kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-4(20)-73kaz44-2185Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ РОТАЦИОННЫХ КОМПОЗИТОВ В ПРОЦЕССЕ РЕЦИКЛИНГА ПУТЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОФОБНОСТИ ИХ ПОВЕРХНОСТЕЙSTUDY OF THE EFFECT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF ROTARY MOLDING ON THE WETTING EDGE ANGLEhttps://orcid.org/0000-0002-1736-0323ТюканькоВ. Ю.TyukankoV. Y.

Виталий Юрьевич Тюканько – кандидат технических наук, PhD химии, доцент кафедры «Химия и химические технологии»

150000, Казахстан, Петропавловск, ул. Абая,18 

Vitaliy Tyukanko – Candidate of Technical Sciences, PhD in Chemistry, Associate Professor of the Department of Chemistry and Chemical Technologies 

150000, Petropavlovsk, Kazakhstan, Abaya str 18

vetal3333@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-5221-0663ТарунинР. А.TaruninR. A.

Роман Андреевич Тарунин – докторант, преподаватель кафедры «Химия и химические технологии» 

150000, Казахстан, Петропавловск, ул. Абая,18 

Roman Tarunin – PhD student, Lecturer of the Department of Chemistry and Chemical Technologies

150000, Petropavlovsk, Kazakhstan, Abaya str 18

ratarunin@ku.edu.kzhttps://orcid.org/0009-0006-6944-746XВоропаеваВ. А.VoropaevaV. A.

Вера Андреевна Воропаева – магистр технических наук кафедры «Химия и химические технологии» 

150000, Казахстан, Петропавловск, ул. Абая,18 

Vera Voropaeva – Master of Engineering Sciences, graduate of the Department of Chemistry and Chemical Technologies

150000, Petropavlovsk, Kazakhstan, Abaya str 18

vera0805023@inbox.ruhttps://orcid.org/0009-0004-2104-0551АлпысовР. Р.AlpysovR. R.

Рустам Русланович Алпысов – магистрант кафедры «Химия и химические технологии»

150000, Казахстан, Петропавловск, ул. Абая,18 

 

Rustam Alpysov – Master's student of the Department of Chemistry and Chemical Technologies

150000, Petropavlovsk, Kazakhstan, Abaya str 18

sparkggvpeasy27@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-0353-509XУмароваА. М.UmarovaA. M.

Айнель Муратбековна Умарова – студент кафедры «Химия и химические технологии»

150000, Казахстан, Петропавловск, ул. Абая,18 

Ainel Umarova – Student of the Department of Chemistry and Chemical Technologies

150000, Petropavlovsk, Kazakhstan, Abaya str 18

ainekau@gmail.comСеверо-Казахстанский Университет имени Манаша КозыбаеваКазахстанM. Kozybayev North Kazakhstan UniversityKazakhstan20252501202614(20)624634Copyright © Тюканько В.Ю., Тарунин Р.А., Воропаева В.А., Алпысов Р.Р., Умарова А.М., 20262026Тюканько В.Ю., Тарунин Р.А., Воропаева В.А., Алпысов Р.Р., Умарова А.М.Tyukanko V.Y., Tarunin R.A., Voropaeva V.A., Alpysov R.R., Umarova A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2185

В данной статье представлено исследование, посвященное изучению проблемы повторной утилизации полиэтилена (его вторичной переработки – рециклингу) методом ротационного формования. В научной литературе рециклинг ротационных марок полиэтилена (РПЭ) очень слабо изучен, а представленные данные часто противоречивы. Однако для производства емкостей, методом ротационного формования, с использование вторичного полиэтилена в промышленности необходимо учитывать его деградацию (проходящую в условиях рециклинга), для оценки которой авторы использовали методы: ИК-спектроскопию, атомно-силовую микроскопию, изучение гидрофобности поверхности РПЭ (путем замера краевого угла смачивания (КУС)) и механические испытания. Ввиду повсеместного использования данных емкостей (для хранения минерального удобрения, марки КАС28), изучали КУС РПЭ дистиллированной водой (после выдержки в среде КАС28) при различных технологических режимах их переработки (показатель PIAT). Показано, что рециклинг РПЭ приводит к образованию карбоксильных групп на поверхности полиэтилена и значительному росту его гидрофильности (КУС уменьшился до 36%). Выдержка в КАС28 так же увеличивает гидрофильность, изготовленных из вторичного и первичного РПЭ изделий (снижение краевого угла смачивания от 8% до 28%) независимо от рассматриваемых технологических параметров переработки. Показано, что наиболее влияющим фактором (из изученных) на гидрофильность РПЭ является – рециклинг. Установлено, что при дозировке до 15-25% вторичного полиэтилена в композитах наблюдаются лишь незначительные изменения прочностных характеристик (предела прочности и деформации), что позволяет рекомендовать частичное замещение первичного сырья без критических потерь в эксплуатационных свойствах (на вторичный полиэтилен). Это открывает перспективы для экономически целесообразного использования вторичного ПЭ в производстве ротационных композитов. Данное исследование может быть использовано для оценки деградации РПЭ в процессе его рециклинга и улучшения эксплуатационных свойств готовых изделий.

This article presents a study of the problem of polyethylene re-utilization (its secondary processing – recycling) by rotational molding. In scientific literature, recycling of rotational grades of polyethylene (RPE) is very poorly studied, and the data presented are often contradictory. However, for the production of containers by rotational molding, using secondary polyethylene in industry, it is necessary to take into account its degradation (occurring under recycling conditions), for the assessment of which the authors used the following methods: IR spectroscopy, atomic force microscopy, study of the hydrophobicity of the RPE surface (by measuring the contact angle (CAA)) and mechanical tests. In view of the widespread use of these containers (for storing mineral fertilizer, grade KAS28), the CAA of RPE with distilled water (after exposure to KAS28) was studied under various technological modes of their processing (PIAT indicator). It is shown that recycling of RPE leads to the formation of carboxyl groups on the surface of polyethylene and a significant increase in its hydrophilicity (the contact angle decreased to 36%). Keeping KAS28 also increases the hydrophilicity of products made of secondary and primary RPE (reduction in the contact angle from 8% to 28%) regardless of the processing parameters considered. It is shown that the most influential factor (of those studied) on the hydrophilicity of RPE is recycling. It was found that at a dosage of up to 15-25% of secondary polyethylene in composites, only minor changes in the strength characteristics (tensile strength and deformation) are observed, which allows us to recommend partial substitution of primary raw materials without critical losses in performance properties (with secondary polyethylene). This opens prospects for the economically feasible use of secondary PE in the production of rotational composites. This study can be used to assess the degradation of RPE during its recycling and improve the performance properties of finished products.

ротационное формованиерециклингдеградациясмачиваниеполиэтиленrotational moldingrecyclingdegradationwettingpolyethyleneДанное исследование финансируется Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант AP26104785).ReferencesRevyako M.M. Chemical technologies, biotechnology, geoecology / M.M. Revyako, E.Z. Khrol // Journal Proceedings of BSTU. Series 2. – 2008.Revyako M.M. Chemical technologies, biotechnology, geoecology / M.M. Revyako, E.Z. Khrol // Journal Proceedings of BSTU. Series 2. – 2008.Nugent P. Guide to the Development of Applied Plastics (second edition). – 2017.Nugent P. Guide to the Development of Applied Plastics (second edition). – 2017.La Mantia F.P. An additive model to predict the rheological and mechanical properties of polypropylene blends made by virgin and reprocessed components / F.P. La Mantia, M.C. Mistretta, V. Titone // Recycling. – 2021. – № 6. – Р. 2.La Mantia F.P. An additive model to predict the rheological and mechanical properties of polypropylene blends made by virgin and reprocessed components / F.P. La Mantia, M.C. Mistretta, V. Titone // Recycling. – 2021. – № 6. – Р. 2.Use of Virgin/Recycled Polyethylene Blends in Rotational Moulding / S.P. Сestari et al // J. Polym. Eng. – 2021. – № 41. – Р. 509-516.Use of Virgin/Recycled Polyethylene Blends in Rotational Moulding / S.P. Сestari et al // J. Polym. Eng. – 2021. – № 41. – Р. 509-516.Compatibility of HDPE/Postconsumer HDPE Blends Using Compatibilizing Agents / E. Ramírez-Vargas et al // J. Appl. Polym. Sci. – 2006. – № 100. – Р. 3696-3706.Compatibility of HDPE/Postconsumer HDPE Blends Using Compatibilizing Agents / E. RamírezVargas et al // J. Appl. Polym. Sci. – 2006. – № 100. – Р. 3696-3706.Tesfaw S. Evaluation of Tensile and Flexural Strength Properties of Virgin and Recycled High-Density Polyethylene (HDPE) for Pipe Fitting Application / S. Tesfaw, O. Fatoba, T. Mulatie // Mater. Today. Proc. – 2022. – № 62. – Р. 3103-3113.Tesfaw S. Evaluation of Tensile and Flexural Strength Properties of Virgin and Recycled HighDensity Polyethylene (HDPE) for Pipe Fitting Application / S. Tesfaw, O. Fatoba, T. Mulatie // Mater. Today. Proc. – 2022. – № 62. – Р. 3103-3113.Jian Zh. Blending Recycled High-Density Polyethylene HDPE (rHDPE) with Virgin (vHDPE) as an Effective Approach to Improve the Mechanical Properties / Zh. Jian, V. Hirschberg, D. Rodrigue // Recycling. – 2023. – № 8. – № 1.(2). https://doi.org/10.3390/recycling8010002.Jian Zh. Blending Recycled High-Density Polyethylene HDPE (rHDPE) with Virgin (vHDPE) as an Effective Approach to Improve the Mechanical Properties / Zh. Jian, V. Hirschberg, D. Rodrigue // Recycling. – 2023. – № 8. – № 1.(2). https://doi.org/10.3390/recycling8010002.Postnov V.I. Features of the preparation of a polymer polymer binder to reduce the porosity of fiberglass obtained by vacuum molding / V.I. Postnov, E.A. Veshkin, P.A. Abramov // Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. – 2011. – 13, № 4(2). – Р. 462-468.Postnov V.I. Features of the preparation of a polymer polymer binder to reduce the porosity of fiberglass obtained by vacuum molding / V.I. Postnov, E.A. Veshkin, P.A. Abramov // Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. – 2011. – 13, № 4(2). – Р. 462-468.Methods of molding aviation products from PCM(review) / E.D. Kolpachkov et al // Proceedings of VIAM. – 2019. – № 11(83). – Р. 22-36.Methods of molding aviation products from PCM(review) / E.D. Kolpachkov et al // Proceedings of VIAM. – 2019. – № 11(83). – Р. 22-36.Martini C.I. Processing – structure-properties of cork polymer composites / C.I. Martini, V. Gil // Polymer and Combined Materials. – 2020, Vol. 7.Dynamic pore wetting and its effects on porous particle flotation: A review / Y. Mao et al // International Journal of Mining Science and Technology. – 2022, vol. 28, is. 6. – Р. 1365-1378. https://doi.org/10.1016/j.ijmst2022.09.014Martini C.I. Processing – structure-properties of cork polymer composites / C.I. Martini, V. Gil // Polymer and Combined Materials. – 2020, Vol. 7.Dynamic pore wetting and its effects on porous particle flotation: A review / Y. Mao et al // International Journal of Mining Science and Technology. – 2022, vol. 28, is. 6. – Р. 1365-1378. https://doi.org/10.1016/j.ijmst2022.09.014Yuan Y. Contact Angle and W etting Properties / Y. Yuan, T.R. Lee // Surface Science Techniques eds. G. Bracco, B. Holst. Berlin; Heidelberg: Springer. – 2013. – Р. 3-34. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34243-1.Yuan Y. Contact Angle and W etting Properties / Y. Yuan, T.R. Lee // Surface Science Techniques eds. G. Bracco, B. Holst. Berlin; Heidelberg: Springer. – 2013. – Р. 3-34. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34243-1.Gomes P.C. Nondestructive evaluation of sintering and degradation for rotational molded polyethylene / P.C. Gomes, M.R. Thompson // Polymer Degradation and Stability. Volume 157, 2018, Pages 34-43, ISSN 0141-3910. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.09.013.Gomes P.C. Nondestructive evaluation of sintering and degradation for rotational molded polyethylene / P.C. Gomes, M.R. Thompson // Polymer Degradation and Stability. Volume 157, 2018, Pages 34-43, ISSN 0141-3910. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.09.013.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.