Влияние диоксида титана на механическую переработку отходов бутылок из постпотребительского полиэтилентерефталата: поведение при растяжении и разрушении

В работе представлен экспериментальный анализ поведения при разрушении переработанного непрозрачного ПЭТ (rPET-O), содержащего диоксид титана (TiO2), в условиях плоского напряженного состояния. Для этого промышленно полученную смесь хлопьев постпотребительского прозрачного, окрашенного и непрозрачного ПЭТ перерабатывали методом полуиндустриальной экструзии с каландрированием. Содержание TiO2 в изготовленных листах rPET-O составляло 1,45 мас.%. Механические свойства и характеристики разрушения не состаренных и физически состаренных (в течение 1 года) образцов определяли соответственно с помощью одноосных испытаний на растяжение и методологии удельной работы разрушения (EWF), а затем сравнивали со свойствами переработанного прозрачного ПЭТ (rPET-T). При растяжении, независимо от продолжительности старения, образцы rPET-O демонстрировали механическое поведение, сходное с rPET-T, вплоть до предела текучести. Основные различия наблюдались в области после текучести. Присутствие частиц TiO2 обеспечивало снижение плотности энергии деформации вплоть до образования шейки в состаренных образцах. Согласно анализу EWF, энергия, затрачиваемая до начала распространения трещины (we) в rPET-T, главным образом зависела от молекулярной подвижности. В частности, при физическом старении rPET-T значение we снижалось на 26%. Интересно, что значения we для rPET-O не зависели от продолжительности старения. Было показано, что до распространения трещины отклик EWF в основном определялся кавитацией матрицы перед вершиной трещины, что обеспечивало значительное снижение трёхосного напряженного состояния независимо от молекулярной подвижности. Благодаря этому свойству при физическом старении материала rPET-O демонстрировал сопротивление зарождению трещины на 17% выше, чем rPET-T. Наконец, независимо от продолжительности старения, сопротивление rPET-O росту трещины было примерно на 21% выше, чем у rPET-T, вследствие крупномасштабной фибрилляции матрицы.