廢舊塑料的再生與改性

PAGE研究生課程考試答題紙 考試課程：循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展題號(hào)分?jǐn)?shù)任課教師簽名題號(hào)分?jǐn)?shù)任課教師簽名一二三四五六七八九十總分 研究生學(xué)號(hào)： 研究生姓名： 學(xué)生類(lèi)別：博士碩士√工程碩士進(jìn)修生 考試時(shí)間：PAGE1廢舊塑料的再生與改性摘要：本文主要介紹了塑料的定義、分類(lèi)和對(duì)廢舊塑料的主要處理方法，包括焚燒、填埋和再生造粒等，其中著重地介紹了廢舊塑料的再生與改性利用方法。分為直接再生和改性再生利用，分別介紹了它們的定義、類(lèi)別，并用工藝實(shí)例作為鋪墊。本文的主要目的是想喚醒人們對(duì)廢舊塑料的再生與改性利用方法的認(rèn)識(shí)，使其能夠成為今后主要的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：塑料；再生；改性RecyclingandmodifingofwasteplasticsAbstract:thispapermostlyintroducesdefinition,classificationandtreatmentmethodsofwasteplastics.Includingincineration,landfillandrecyclinggranulation,whichfocusesonthedescriptionoftherecyclingandtheuseofmodifiedmethodsofwasteplastics.Itisdividedintothedirectrecyclingandmodifiedrecycling.respectively,Ipresentedtheirdefinitions,categories,andusetechnologyasaninstanceofforeshadowing.Themainpurposeofthispaperistoawakenpeopletounderstandthewasteplasticsrecyclingandtheuseofmodifiedmethods,toenablethemtobecomethemaindirectionofdevelopment.Keywords:plastics;recycling;modifing科學(xué)發(fā)展觀、循環(huán)經(jīng)濟(jì)日漸成為我們的理念和指南，作為廣闊資源的高分子材料（特別是廢舊塑料）可以不同形式、在不同領(lǐng)域多次或無(wú)限地循環(huán)利用下去，這一點(diǎn)不僅有充分的理論依據(jù)，也有大量可行性的工業(yè)實(shí)踐。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，塑料制品在人們工作生活中占據(jù)日益重要的地位。從家居用品、家電、電子通訊等產(chǎn)品到汽車(chē)、建筑材料等，塑料制品在生活的每一個(gè)角落都隨處可見(jiàn)。不可否認(rèn)，塑料給人們帶來(lái)了極大的方便和實(shí)惠，但同時(shí)，廢棄塑料也不斷增多，污染問(wèn)題隨之而來(lái)，并衍生出一個(gè)專(zhuān)有詞匯：白色污染。另一方面，從原料來(lái)源來(lái)看，石油和天然氣作為不可再生的資源，儲(chǔ)量及產(chǎn)量會(huì)日益減少，塑料的成本和價(jià)格必然將上升。因此，廢舊塑料的回收利用作為一項(xiàng)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的措施，必將會(huì)受到重視。據(jù)了解，歐洲再生塑料平均回收率在45％以上，德國(guó)塑料回收率達(dá)60％，而我國(guó)的回收利用率只有25％[1]。這就是說(shuō)我國(guó)每年大約有1400萬(wàn)噸廢舊塑料沒(méi)有得到回收利用，直接資源浪費(fèi)高達(dá)280億元[1]。因此，加強(qiáng)對(duì)廢舊塑料的處理不但有利于保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。綜上所述，回收和綜合開(kāi)發(fā)利用廢舊塑料的工作已刻不容緩，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)此尤為重視，已把它作為防止環(huán)境污染和開(kāi)發(fā)再生資源的兩大規(guī)劃目標(biāo)，而我國(guó)在這方面雖然起步晚，但經(jīng)過(guò)不懈的努力也得到的長(zhǎng)足的發(fā)展。1塑料的定義和分類(lèi)1.1塑料的定義高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，其中塑料是我要介紹的內(nèi)容。塑料一般指以天然或合成的高分子化合物為基本成分,可在一定條件下塑化成型,而產(chǎn)品最終形狀能保持不變的固體材料。也指樹(shù)脂與配合劑的復(fù)合體或制品。如PVC樹(shù)脂與其它助劑混合制成PVC塑料制品，在PVC塑料制品中含有PVC樹(shù)脂成分，這種樹(shù)脂組分也稱(chēng)基質(zhì)或基體。1.2塑料的分類(lèi)品力學(xué)性能下降較大，不宜制作高檔次制品。為了改善廢舊塑料再生料的基本力學(xué)性能，滿(mǎn)足專(zhuān)用制品的質(zhì)量要求，可以采用各種改性方法對(duì)廢舊塑料進(jìn)行改性以達(dá)到或超過(guò)原塑料制品的性能。對(duì)廢舊塑料的改性再利用是很有發(fā)展前景的途徑，將會(huì)越來(lái)越受到人們的重視。4廢舊塑料的改性再生利用4.1改性再生利用的定義改性再生是采用活化的無(wú)機(jī)填料進(jìn)行填充改性、用彈性體對(duì)廢舊熱塑性塑料進(jìn)行增韌改性、用纖維進(jìn)行增強(qiáng)改性、用不同樹(shù)脂制備高分子合金等得改性方法。4.2改性再生利用改性的方法對(duì)廢舊塑料的改性方法可以分為兩種：物理改性法和化學(xué)改性法。4.2.1物理改性物理改性是采用混煉工藝制備多元組分的共混物和復(fù)合材料。其中，以共混增容改性回收技術(shù)最為成熟。共混增容改性回收技術(shù)主要是將廢舊塑料與其他塑料或物質(zhì)共混,來(lái)提高廢舊塑料的力學(xué)性能,制成有用的制品。例如在廢舊PP中摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~25%的HDPE,其改性后的共混物的沖擊強(qiáng)度比PP提高了8倍,且加工流動(dòng)性增加,可適用于大型容器的注塑成型。[3]4.2.2化學(xué)改性化學(xué)改性是采用交聯(lián)改性、接枝共聚改性或氯化改性的改性方法。用化學(xué)改性的方法把廢舊塑料轉(zhuǎn)化成高附加值的其它有用的材料,是當(dāng)前廢舊塑料回收技術(shù)研究的熱門(mén)領(lǐng)域?；瘜W(xué)改性的具體改性方法有：回收聚乙烯的交聯(lián)改性、回收聚乙烯的氯化改性、無(wú)規(guī)聚丙烯的氯化改性、回收聚氯乙烯的氯化改性、回收聚丙烯的接枝共聚改性等。國(guó)外,在聚烯烴類(lèi)廢塑料(如PE,PP)降解回收烯類(lèi)單體的研究方面取得較大進(jìn)展,研制出一套自動(dòng)降解回收裝置,單體回收率比其它降解回收方法高16%[4]。國(guó)內(nèi),等把廢舊PS化學(xué)改性成PS離聚體,制成用水乳化的改性PS水基微乳液,并把它調(diào)配成建筑外墻用水基料,產(chǎn)品價(jià)格低廉,質(zhì)量好,具有較高的附加值。這些都是化學(xué)改性在實(shí)際應(yīng)用的體現(xiàn)。4.3改性再生利用的應(yīng)用實(shí)例本節(jié)主要從物理改性和化學(xué)改性出發(fā)，利用兩個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明其在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用，讓我們更加了解它的方法、工藝和制備過(guò)程。4.3.1活化無(wú)機(jī)粒子的填充改性對(duì)于無(wú)機(jī)粒子填充改性，首先應(yīng)充分了解各種填充材料的物理化學(xué)性能，了解并掌握填料與塑料的復(fù)合原理、影響復(fù)合效果的各種因素，以便增強(qiáng)界面作用。常用塑料填料的基本力學(xué)性能見(jiàn)表4—1[10]。表1常用填料的基本性能Table1Basicpropertiesofcommonlyusedfillers種類(lèi)相對(duì)密度PH值莫氏硬度熔點(diǎn)/℃顆粒形狀粒徑/ｕｍ比表面積/()CaCO3(輕質(zhì))2.717~92.51339柱<021800CaCO3(重質(zhì))2.7~2.97~93.01339塊<109000硅灰石2.994.51540針、粒6~2514000滑石粉2.7~2.87~91~2—片560000云母2.7~3.172~31420片—28000高嶺土2.65~82~2.51785塊0.9~359500由上表可見(jiàn)，不同產(chǎn)地填料的成分比例有一定差距，其性能也不盡相同，即使同品種填料因制取工藝不同，其結(jié)構(gòu)與性能也有一定差異。用不經(jīng)活化處理的填料填充塑料對(duì)力學(xué)性能有一定的不利影響，而經(jīng)偶聯(lián)劑活化處理的填料比未處理的填充共混物的性能有較大提高，甚至還高于原樹(shù)脂的的性能，由此可見(jiàn)無(wú)機(jī)填料表面改性的效果。表4—2給出了活化填料對(duì)聚酯的改性作用[10]。表2活化填料對(duì)聚酯的改性作用Table2activationfillingtheroleofmodifiedpolyester填料種類(lèi)填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%黏度/Pa*s彎曲強(qiáng)度/MPa未處理已處理未經(jīng)水煮經(jīng)8h水煮未處理已處理未處理已處理滑石粉100583060.771.030.349.6云母401042819.344.817.924.1二氧化硅120521471.0122.059.3100.6硅酸鈣150905471.7107.653.186.2由表2可以看出，活化后的填料皆比未活化的顯著地提高了材料的黏度和彎曲強(qiáng)度。4.3.2回收聚乙烯的交聯(lián)改性對(duì)高密度聚乙烯或低密度聚乙烯樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)，稱(chēng)之為交聯(lián)聚乙烯。回收聚乙烯再生料也可仿照樹(shù)脂的交聯(lián)改性，交聯(lián)后可提高聚乙烯的拉伸強(qiáng)度、模量、耐熱性能、耐環(huán)境與耐候性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和耐溶劑性等性能。聚乙烯經(jīng)過(guò)充分交聯(lián)后，其大分子鏈之間已形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而成為熱固性塑料，其力學(xué)性能改善相當(dāng)顯著。如表4—3所示PE膜輻照交聯(lián)后的性能[15]。這類(lèi)交聯(lián)聚乙烯的加工成型有兩種方法：一種是在聚乙烯軟化點(diǎn)上使之充分塑化并混入交聯(lián)劑，且在該類(lèi)交聯(lián)劑分解溫度之下進(jìn)行造粒，在模壓工藝中使交聯(lián)反應(yīng)成型進(jìn)一步完成；另一種方法是在交聯(lián)劑分解溫度以下制成坯型，然后加熱到產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的溫度之上完成固化，這就是所謂的兩步法成型。交聯(lián)改性聚乙烯可通過(guò)化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)制得。表3PE膜輻照交聯(lián)后的性能Table3PEfilmafterirradiationcrosslinkingperformance性能交聯(lián)PELDPEHDPE拉伸強(qiáng)度/MPa50~10010~2020~70斷裂伸長(zhǎng)率/%60~9050~6005~400熱封口溫度/℃150~250125~175140~1755結(jié)語(yǔ)當(dāng)前，廢舊塑料造成的白色污染現(xiàn)象越來(lái)越受到人們的重視在人們致力于解決白色污染的同時(shí)，更應(yīng)重視廢舊塑料的綜合利用技術(shù)的研究，根據(jù)“減量化、無(wú)害化、資源化”的原則，回收資源，變廢為寶，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。參考文獻(xiàn)：[1]. 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