廢舊塑料改性再生技術(shù)的應(yīng)用研究

文/胡 娜

塑料工業(yè)發(fā)展時(shí)間并不長，然而卻給人類社會(huì)帶來了很大貢獻(xiàn)，伴隨塑料行業(yè)持續(xù)的進(jìn)步，在為生產(chǎn)與生活提供便捷的同時(shí)，也造成了一定的不良影響，比如環(huán)境污染。根據(jù)有關(guān)研究顯示，7 至8 成通用塑料幾年之內(nèi)會(huì)被轉(zhuǎn)變成廢塑料，其中大概有一半塑料24 個(gè)月內(nèi)會(huì)被轉(zhuǎn)變成廢塑料。因?yàn)樗鼈兊慕到庑暂^差，分解所需時(shí)長較長，長時(shí)間分布在自然界，會(huì)導(dǎo)致污染及給人們的身體帶來不良作用。對(duì)此，怎樣更好處理廢舊塑料始終為人們迫切希望處理的問題。

1.廢塑料的分選

高分子材料由于具備較強(qiáng)可設(shè)計(jì)性，能有效符合多個(gè)領(lǐng)域需要，所以它的運(yùn)用相當(dāng)廣泛。另一方面，各行業(yè)的廢塑料由于添加劑、填料等有所差異，也使得回收變得不易進(jìn)行，需要投入較高的成本。即便現(xiàn)如今存在針對(duì)廢塑料化學(xué)回收的有關(guān)研究，旨在降低分選所造成的能量與時(shí)間成本。不過對(duì)于很多改性處理技術(shù)來講，開展廢塑料分選，能夠?qū)ζ溟_展更高效使用。廢塑料分選，也就是根據(jù)形狀、尺寸等的不同，把混雜廢塑料分為單一組分回收塑料，以備深入使用。經(jīng)常使用的分選技術(shù)較多，比如人工及顏色分選[1]。通過分選處理之后，可以提高再使用效率，增加制品質(zhì)量與效益；另外，可以促使產(chǎn)業(yè)體系更為規(guī)范，且可以減小二次污染程度。

2.廢塑料處理方針及回收使用途徑

（1）廢塑料處理方針。從80 年代以來，廢舊塑料量呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，很多國家關(guān)注廢舊塑料給環(huán)境帶來的影響且提高了科研投入，回收技術(shù)得到不斷發(fā)展。如何做好回收利用長期以來較為關(guān)注的問題，現(xiàn)如今，西方的一些新方法與工藝，值得去參考與吸收，強(qiáng)化發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，有效處理環(huán)境污染，贏得可觀經(jīng)濟(jì)效益，讓資源長遠(yuǎn)發(fā)展成為唯一選擇。塑料和長遠(yuǎn)發(fā)展研討會(huì)上，提出伴隨全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源及環(huán)境已是最關(guān)鍵的主題，我國是能源及需求大國，針對(duì)廢舊塑料，對(duì)其進(jìn)行回收使用能夠?yàn)槲覈?jié)省資源，緩解原料供需沖突，也成為塑料行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。在回收處理之后產(chǎn)生再生塑料，不但能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)，也能夠降低對(duì)化石的消耗，對(duì)于再生塑料來講，它存在顯著的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，有著較大的市場(chǎng)空間，落實(shí)好回收使用，節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境，應(yīng)該獲得各界大力支持[2]。

（2）回收使用途徑。塑料核心成分為合成樹脂，為優(yōu)化加工利用功能，還應(yīng)該基于聚合物加入助劑，比如穩(wěn)定劑，塑料一般分成PE、PVC 與PS 等。不一樣的塑料，有著不一樣的加工工藝，回收使用渠道也有所不同。現(xiàn)如今解決廢塑料的手段一般包含兩種，一是焚燒填埋，二是回收使用，不過焚燒會(huì)形成很多有害氣體，導(dǎo)致二次污染，填埋將耗用一定空間，留下的碎片會(huì)給土壤透氣能力造成弱化，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)致作物減產(chǎn)，所以發(fā)展方向?yàn)榛厥绽?，不過現(xiàn)如今廢舊塑料回收與再使用率不高，一般體現(xiàn)于回收使用方式無法配套，尤其是改性再生有待健全。

3.廢舊塑料改性再生技術(shù)分析

制品在利用中被光、氧等作用，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)變化，制品性能會(huì)變差。直接通過廢塑料造粒，再制造的附加值不高，僅能獲取性能不好的產(chǎn)品。這個(gè)時(shí)候，根據(jù)傳統(tǒng)聚合物改性思想，可基于廢塑料性能不足對(duì)其開展改性再生，就能夠顯著增強(qiáng)廢塑料性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)再利用目標(biāo)。廢塑料經(jīng)常使用的改性方式包含兩種，也就是化學(xué)與物理改性。針對(duì)廢塑料改性再生技術(shù)，本文主要從以下方面進(jìn)行分析，也就是直接再生利用、改性再生利用，后者主要包含物理改性（其中涉及到多種改性，比如共混改性）、化學(xué)改性，以供參考。

（1）直接再生利用。它指用不著改性，把廢塑料通過系列操作，比如分選、破碎及造粒，制造成型產(chǎn)品，很多國家都對(duì)此技術(shù)開展了很多探索，同時(shí)產(chǎn)品被大力推廣在工農(nóng)業(yè)方面，比如，針對(duì)PU 泡沫，對(duì)其進(jìn)行破碎操作，以滿足一定大小的碎塊，能夠用作緩沖填料等，通過以上操作之后能加工成板材，應(yīng)用在電線護(hù)管方面[3]。

（2）改性再生使用。對(duì)于直接使用方式，它的好處在于工藝不復(fù)雜、所需成本不高，不足為制品力學(xué)性能較差，運(yùn)用面不廣。優(yōu)化力學(xué)性能的最佳渠道為采用改性方式，來對(duì)廢塑料開展改性，以便能夠達(dá)到性能。對(duì)于此種利用方式，它指把廢塑料由化學(xué)、物理手段開展改性，在此之后的性能，特別是極大優(yōu)化了力學(xué)性能，經(jīng)常使用的改性方法包含兩種，一是物理改性，二是化學(xué)改性。

1）物理改性。簡(jiǎn)而言之，它指借助各種聚合物材料共混，或者基于基體材料，向其中加入有關(guān)的功能性填料，比如碳纖維與炭黑，來增強(qiáng)材料力學(xué)性能，或者讓材料具備一些獨(dú)特功能，比如阻燃，進(jìn)而生產(chǎn)出再生塑料產(chǎn)品。采取物理方式對(duì)廢塑料開展改性涉及到以下內(nèi)容：首先，填充改性和增強(qiáng)改性。對(duì)于填充改性，并非僅讓制品成本下降，更為關(guān)鍵的是，對(duì)一些性能的改善，比如針對(duì)熱塑性塑料，向其中添加無機(jī)粒子，在減少成本的同時(shí)也能加強(qiáng)溫度性能，不過要確保用量適當(dāng)，粒徑適中，同時(shí)借助活性劑處理。通過對(duì)改性CaCO3的使用，來對(duì)廢PVC 進(jìn)行填充處理，進(jìn)而加工成理想鈣塑材料，能夠應(yīng)用在配件方面。選擇纖維進(jìn)一步來加強(qiáng)改性，屬于復(fù)合材料研發(fā)主要方向，這能夠顯著提高力學(xué)與耐熱性能。針對(duì)回收的熱塑性塑料，比如PP 與PE，在借助纖維加強(qiáng)改性之后，無論是強(qiáng)度還是模量，均能夠優(yōu)于原樹脂。在偶聯(lián)劑作用之下，來對(duì)木纖維進(jìn)行處理，然后增強(qiáng)廢舊塑料能夠顯著提升產(chǎn)品拉伸及沖擊性能。纖維加強(qiáng)改性延伸了再生使用渠道，存在很大的發(fā)展空間。其次，共混改性和塑料合金。對(duì)于共混改性，它把性質(zhì)不一樣的聚合物，采取物理化學(xué)方式摻混，獲取較好性能的材料。塑料和塑料的共混，也常常被人們叫為塑料合金。通過利用橡膠類彈性體，或者借助剛性粒子來增韌改性，都能夠增強(qiáng)回收塑料的性能。例如，借助共混-SBS 增韌回收EPS 塑料，對(duì)于PS 和SBS，因?yàn)樵诙唛g存在較好相容性，單獨(dú)借助SBS 增韌EPS 獲得性能較好的共混物，不過所需使用量較多；通過添加剛性粒子，可以切實(shí)增加體積分?jǐn)?shù)，讓沖擊能力獲得顯著提升，不會(huì)引起剛性與強(qiáng)度降低，大部分能對(duì)HIPS 制品進(jìn)行取代。塑料復(fù)合同時(shí)難以被分離，最可觀的為用不著分離就能夠利用，若塑料彼此不相容，比如PP 與PA，能夠添加相容劑。比如對(duì)于CPE，它能夠用于HDPE 與PVC 組合物，對(duì)于ABS，它能夠用于PE 與PS組合物，此種改性方式為增強(qiáng)聚合物性能的關(guān)鍵渠道。

2）化學(xué)改性。簡(jiǎn)而言之，即借助反應(yīng)來變化分子結(jié)構(gòu)，可以從本質(zhì)方面增強(qiáng)材料性能，也能夠讓材料更好開展物理改性。它指采取多種方法，比如氯化與共聚，針對(duì)分子鏈，向其添加其它鏈節(jié)與基團(tuán)，讓廢塑料具備較為可觀的性能，比如耐熱與抗沖擊性能，便于開展再生使用?，F(xiàn)如今，在該方面已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究。我國已開發(fā)通過對(duì)廢塑料的使用，來生產(chǎn)水泥減水劑的技術(shù)，可以把塑料轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)保產(chǎn)品。對(duì)于水泥減水劑來講，它屬于一種添加材料，當(dāng)進(jìn)行混凝土拌制時(shí)，不但能夠降低用水量，增加混凝土強(qiáng)度，也能夠維持較好流動(dòng)性，此技術(shù)所用原料為PS 泡沫塑料，在通過預(yù)處理之后，添加適量有機(jī)溶劑與填料，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥減水劑，它加至混凝土后，每一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界水平，具備較好的發(fā)展前景。

4.應(yīng)用領(lǐng)域研究

針對(duì)廢塑料改性再生利用，對(duì)于其的運(yùn)用領(lǐng)域，本文主要從以下方面進(jìn)行探討，以供參考。首先，木塑材料。現(xiàn)如今，木塑材料需求呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，對(duì)于木塑復(fù)合材料，它屬于一種環(huán)保材料，歐洲國家通過法規(guī)形式來對(duì)PVC 運(yùn)用進(jìn)行約束，讓木塑制品取代PVC 門窗，它的九成原料為廢材料，經(jīng)過木屑、木纖維等填充廢塑料擠出成型獲取，能夠取代木制品有效處理木材短缺現(xiàn)象。通過對(duì)硝酸鈰銨的使用，同時(shí)基于這樣的條件，即不加入相容劑、偶聯(lián)劑等，讓木粉和樹脂復(fù)合，最終材料性能極大提升。其次，建材。廢塑料在建筑方面的運(yùn)用被社會(huì)高度關(guān)注，我國企業(yè)根據(jù)物理化學(xué)原理，研發(fā)出一種高分子防水材料，也就是克漏王，它的原材料主要是廢塑料，產(chǎn)品有著諸多的優(yōu)勢(shì)，耐水、耐酸堿性能較強(qiáng)，即便腐蝕100 攝氏度也不會(huì)出現(xiàn)軟化，零下30 攝氏度也不會(huì)出現(xiàn)脆裂，粘性突出，施工層用刀難以撬起，滲透能力較好，可以短時(shí)間內(nèi)滲透至水泥基下，防水作用顯著。外國企業(yè)通過對(duì)PS 泡沫塑料的使用，生產(chǎn)低費(fèi)用吸音材料得以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)廢泡沫塑料，完成粉碎操作之后，在紅外線照射作用之下，體積降低至二十分之一以下，和水泥進(jìn)行混合，生產(chǎn)米花糖狀建材，它的吸音效果均值達(dá)到五分之三，針對(duì)部分頻率的噪音吸收能夠?qū)崿F(xiàn)超過90%，相比于吸音材料，此種材料生產(chǎn)費(fèi)用大概低2 成，被用于隔音設(shè)施的墻壁與天花板，還可以用于生產(chǎn)室外隔音材料。再次，涂料及膠粘劑。通過對(duì)廢舊EPS 的使用來生產(chǎn)高分子燃料，也屬于一個(gè)重要的研究方向，除了能夠處理環(huán)境污染問題，同時(shí)也能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高分子燃料。為把EPS 處理之后，由硝化與還原獲取聚苯乙烯，之后通過重氮化獲取重氮鹽，選取不一樣的偶合組份和其偶合，生產(chǎn)出各種染料。即便回收廢EPS 生產(chǎn)染料的研究還處在探索環(huán)節(jié)，不過此種改性產(chǎn)品存在較大的研究意義以及較好的發(fā)展前景。最后，黑白污染治理。粉煤灰以及廢塑料，被人們叫為黑色、白色污染，排放量還呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì)，成為不易處理的污染問題[4]。我國研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了粉煤灰與廢塑料復(fù)合的研發(fā)，產(chǎn)生了多種高附加值制品，比如管材與板材，為廢棄物循環(huán)使用提供了新思路。

5.廢舊塑料改性再生展望

廢舊塑料改性未來具有很大的發(fā)展空間，即便相關(guān)政策已頒布且執(zhí)行，比如限塑、循環(huán)經(jīng)濟(jì)，不過還存在一些廢塑料通過掩埋等方式來處理，這除了未盡可能使用廢塑料價(jià)值，此種處理方式也給土壤、空氣等帶來了破壞。除此之外，伴隨石油短缺、可用土地變少，塑料再利用有著更大意義。采取化學(xué)與物理方法來對(duì)廢塑料開展改性能夠切實(shí)增強(qiáng)其性能，實(shí)際上，改性再生還面對(duì)著這些問題：首先，對(duì)于廢塑料改性再生來講，常常有著顧此失彼現(xiàn)象，無法兼顧多性能平衡。比如，對(duì)廢塑料開展交聯(lián)處理，增加強(qiáng)度與模量，常常伴隨斷裂伸長率下降，通過對(duì)玻璃纖維的使用來增強(qiáng)廢塑料也有著一定短板；其次，各行業(yè)廢塑料添加劑等有所差異，雖然原材料來源都一樣，也可能有著批次間不同，這給工藝的把控與性能的穩(wěn)定造成了一定問題；再次，成分復(fù)雜且多樣，針對(duì)各分散相，加入增容劑來增強(qiáng)它們的相容性，為獲取優(yōu)質(zhì)改性廢塑料的核心所在。實(shí)際上，傳統(tǒng)增溶劑常常無法兼顧多組分，而研發(fā)新的增容劑又面對(duì)著諸多問題，比如技術(shù)以及費(fèi)用；最后，現(xiàn)如今對(duì)廢塑料改性研究，一般體現(xiàn)于配方設(shè)計(jì)方面，加工方式相對(duì)單一，較少以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面來開展材料改性，基于配方與結(jié)構(gòu)調(diào)控達(dá)到多性能平衡。相信，伴隨新理論全方位落實(shí)、行業(yè)更加規(guī)范與技術(shù)不斷發(fā)展，再生使用率會(huì)顯著提高，再生塑料會(huì)用于更多領(lǐng)域，進(jìn)而開啟更大運(yùn)用空間[5]。這除了助于提高行業(yè)與制品競(jìng)爭(zhēng)力，并且對(duì)于環(huán)境保護(hù)，打造資源節(jié)約型城市，推動(dòng)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展具備較大現(xiàn)實(shí)意義。

結(jié)論：

總而言之針對(duì)廢舊塑料，我國對(duì)其的改性再生使用已獲得了不錯(cuò)的成績(jī)，不過怎樣更好使用與開發(fā)廢塑料還是一項(xiàng)重要的研究課題。回收與改性使用為處理廢塑料污染的可行方式，除了能夠降低環(huán)境污染，也可以變廢為寶，達(dá)到資源循環(huán)使用目標(biāo)，存在較大工業(yè)潛力，為塑料行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)之路。結(jié)合國情應(yīng)該圍繞回收與再生使用，輔之填埋與焚燒等。廢塑料處理方法中，強(qiáng)化發(fā)展改性再生能夠降低資源浪費(fèi)，增加制品使用年限，降低對(duì)石油的依賴，增加制品附加值，創(chuàng)造可觀效益，存在較大的發(fā)展空間，有必要加強(qiáng)推廣。