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、分類和對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、建筑材料等，塑料制品在生活的每一個(gè)角落都隨處可見。不可否認(rèn)，塑料給人們帶來了極大的方便和實(shí)惠，但同時(shí)，廢棄塑料也不斷增多，污染問題隨之而來，并衍生出一個(gè)專有詞匯：白色污染。另一方面，從原料來源來看，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，德國塑料回收率達(dá)60％，而我國的回收利用率只有25％[1]。這就是說我國每年大約有1400萬噸廢舊塑料沒有得到回收利用，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，而且對我國經(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)國家對此尤為重視，已把它作為防止環(huán)境污染和開發(fā)再生資源的兩大規(guī)劃目標(biāo)，而我國在這方面雖然起步晚，但經(jīng)過不懈的努力也得到的長足的發(fā)展。1塑料的定義和分類1.1塑料的定義高分子材料是由相對分子質(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。也指樹脂與配合劑的復(fù)合體或制品。如PVC樹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樹脂成分，這種樹脂組分也稱基質(zhì)或基體。1.2塑料的分類品力學(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，滿足專用制品的質(zhì)量要求，可以采用各種改性方法對廢舊塑料進(jìn)行改性以達(dá)到或超過原塑料制品的性能。對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機(jī)填料進(jìn)行填充改性、用彈性體對廢舊熱塑性塑料進(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。國外,在聚烯烴類廢塑料(如PE,PP)降解回收烯類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)例來說明其在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用，讓我們更加了解它的方法、工藝和制備過程。4.3.1活化無機(jī)粒子的填充改性對于無機(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)性能見表4—1[10]。表1常用填料的基本性能Table1Basicpropertiesofcommonlyusedfillers種類相對密度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，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，甚至還高于原樹脂的的性能，由此可見無機(jī)填料表面改性的效果。表4—2給出了活化填料對聚酯的改性作用[10]。表2活化填料對聚酯的改性作用Table2activationfillingtheroleofmodifiedpolyester填料種類填料質(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)改性對高密度聚乙烯或低密度聚乙烯樹脂進(jìn)行交聯(lián)，稱之為交聯(lián)聚乙烯?；厥站垡蚁┰偕弦部煞抡諛渲慕宦?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斷裂伸長率/%60~9050~6005~400熱封口溫度/℃150~250125~175140~1755結(jié)語當(dāng)前，廢舊塑料造成的白色污染現(xiàn)象越來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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