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发布时间:2020-06-13 02:12:45

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作者:赵明、杨明山 编著

出版社:化学工业出版社

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实用塑料回收配方·工艺·实例

实用塑料回收配方·工艺·实例试读:

前言

前 言

进入21世纪以来,随着塑料大量应用,塑料制品消费量不断增大,废弃塑料也不断增多。塑料废弃物剧增及由此引起的社会和环境问题引人关注。我国是一个塑料生产大国和塑料消费大国,如何化解废弃塑料和垃圾塑料带来的污染问题,迫在眉睫。绝大部分塑料制品,特别是大量、一次性使用的塑料制品,使用后,塑料材料本身的性能并没有大的改变,完全可以回收后用适当方法重新加工成塑料制品后再次使用。废塑料再生利用产业已成长为经济发展中不可或缺的资源型环保产业。针对国内的生产和技术现状,系统地对废旧塑料再生技术进行研究和开发,是解决废旧塑料问题的有效方法,也是塑料行业持续发展的必由之路。

为了提高广大塑料从业人员的专业技术水平,作者结合自己的实际工作经验,参考最近几年的相关资料,从实用性、先进性和可操作性角度出发,编写了这本《实用塑料回收配方·工艺·实例》。全书列举了大量实例与配方,并从配方的制备方法、性能与用途几个方面进行编写,提供了较为详细的工艺条件,方便读者在生产中的实际应用。同时,本书在列出产品基本性能的同时,尽可能给予说明和解释,有利于读者进行对照和参考,也有利于读者加深对再生塑料配方的认识。同时,考虑到生产的实用性,所选择的大多数配方都是生产方法较为简便、利于实施的。

全书共13章,主要分为两个部分。其中,第一章作为第一部分,概述了废旧塑料的回收利用基本知识,包括再生方法、鉴别方法以及加工设备。其余章节作为第二部分,从实用性出发,列举了包括主要废旧塑料品种回收利用的配方和实例,重点介绍了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等通用塑料、工程塑料、热固性塑料的废旧塑料回收制备技术,还包括废旧塑料制备木塑复合材料的方法,其中第十章废旧聚乙烯醇缩丁醛的再生利用是考虑到聚乙烯醇缩丁醛材料回收的需求而专门增加的。需要指出的是,废旧塑料的情况比较复杂,加工企业的设备存在差异,书中所列配方仅供参考和借鉴。在塑料品种再生生产过程中,还应根据具体情况进行分析和改进。本书适用于广大从事塑料工业的一线工程技术人员,废旧塑料回收、再生、利用人员以及高分子材料加工技术专业的在校学生学习和参考。

本书由赵明、杨明山共同编写。其中,第七章至第十章由北京石油化工学院杨明山教授编写,并对全书进行了审阅,特此表示感谢。

由于编著者水平有限,书中肯定还存在不足之处,敬请广大读者批评指正。编著者2017年12月第一章 废旧塑料的回收利用概述第一节 废旧塑料的再生利用市场现状和前景一、废旧塑料的再生利用市场现状

中国再生塑料的行业发展和市场景气程度是与全球经济和中国经济发展密切相关的,近两年随着油价的大幅下跌,中国经济发展速度趋缓,因此造成再生塑料产品价格被迫下降、市场需求不足、利润降低,中国的再生塑料行业也面临着严峻的挑战和发展机遇。

为应对全球气候变化和适应产业绿色发展的国际趋势,结合我国面临的资源环境上的巨大压力,循环利用资源和发展循环经济将是转变我国经济发展方式和建设资源节约型社会的重要支撑。在新的经济形势下,再生资源企业,打造自己的经济发展引擎,加快供给侧改革步伐。再生资源与使用原生资源相比,可以大量节约能源、水资源和生产辅料,降低成本,节能减排。我国经济发展要突破资源瓶颈,在保持经济增速的同时,兼顾环境保护,实现建设“美丽中国”的目标,就必须大力发展再生资源产业。

商务部《中国再生资源回收行业发展报告(2016)》中用数据指出,截至2015年底,我国废钢铁、废有色金属、废塑料、废轮胎、废纸、废弃电器电子产品、报废汽车、报废船舶、废玻璃、废电池十大类别的再生资源回收总量约为2.46亿吨,同比增长0.3%。其中,增幅最大的是报废汽车;降幅最大的是报废船舶,见表1-1。表1-1 2014~2015年我国主要再生资源类别回收利用

我国废塑料回收总量约为1800万吨,相比于2014年的回收总量2000万吨,同比减少10%,而2014年相比于2013年同比增长46.4%。2015年底回收总值由2014年的1100亿元降至810.0亿元,同比减少26.4%。而2014年回收总值较2013年同比增长23.9%。另据海关统计,2015年废塑料进口735.4万吨,较2014年同比减少10.9%。而2014年较2013年同比增长4.7%。受国内经济下行和国际石油价格大幅下跌的影响,中国塑料加工工业表现不佳,塑料制品产量为7560.82万吨,增速由2013年的8.02%降至2015年的0.95%,国内五大通用合成树脂表观消费量为7005万吨,工程塑料类约为500万吨,国内塑料再生利用量约为2735万吨,国内废塑料回收量约为1800万吨,同比下降10%,预计全球塑料消耗量将以每年8%的速度增长。2030年塑料的年消耗量将达到7亿多吨,而每年塑料废弃量大概在2.6亿~3亿吨。

近几年,废塑料价格普遍下跌,行业利润呈下滑趋势;同时受经济、市场影响,再生塑料与原生塑料价差进一步缩小。环保行业整顿导致上游原料货源减少、再生塑料生产厂家采购成本上升,加之人工等运营成本的提高,厂家盈利能力下滑,行业进入微利时代。

截至2015年底,中国再生资源回收企业有5000多家,回收网点16万个(未登记注册或临时回收网点近40万个),回收加工处理工厂3000多家,从业人员140万人。2015年,我国废塑料回收利用企业的开工率在50%左右。废塑料回收利用企业大多是中小型企业,家庭作坊式的个体户占一定比例,这些作坊在大城市周边及城乡结合部扎堆经营,基本实现了产业细化和产业链延伸。大中型废塑料加工企业以进口废塑料为原料居多,主要分布于沿海地区,见图1-1。图1-1 我国再生塑料地区产能分布二、废旧塑料的再生利用发展前景

我国塑料制品的需求不断增加,大量能源被消耗,而废塑料的回收及再生利用是当前提倡低碳经济社会的需求,同时也是迫切面对的环境保护的需要。简单以PVC回收为例,有人算了这样一笔账。收集和机械化循环再生1t废旧PVC将生成大约120kg二氧化碳,这些循环再生材料可以直接代替原材料应用于产品中。来自Plastics Europe的环境数据显示,使用原材料(盐类和石油)生产1t纯PVC材料将产生1900kg二氧化碳。这样,使用循环再生材料将比使用纯原材料节省94%的二氧化碳排放量。对于再生行业本身来说,这是一个很好的商机。

2016年,商务部会同国家发展改革委、工业和信息化部、环境保护部、住房城乡建设部、供销合作总社联合印发了《关于推进再生资源回收行业转型升级的意见》(商流通函〔2016〕206号),提出推广“互联网+回收”的新模式,探索两网协同发展的新机制,提高组织化的新途径,探索逆向物流的新方式、以鼓励应用分拣加工新技术等推进再生资源回收行业转型升级的意见。在未来几年内,在一系列利好政策推动和市场引导下,我国再生资源回收行业将向现代化、集约化、科学化方向发展。第二节 废旧塑料再生方法

废旧塑料是一种通俗的说法,并不是指废的、旧的和没用的塑料制品。绝大部分塑料制品,特别是大量的、一次性使用的塑料,使用后其塑料材料本身的性能并没有大的改变,因此完全可能回收后用适当的方法重新加工成塑料制品后再次使用。据中华人民共和国环境保护部统计,2011年,我国仅废旧一次性塑料饭盒及各种泡沫包装就高达9500万吨,报废家电、汽车废旧塑料为6500万吨,再加上其他废弃塑料,总量已近2亿吨,而回收总量仅为1500万吨,回收率不及10%。而日本废旧塑料的回收率已达到26%。

在我国,废旧塑料回收作为环保朝阳产业,发展潜力大,价格优势突出,经济效益好。针对国内的生产和技术现状,系统地进行废旧塑料再生技术研究和开发,是解决废旧塑料问题的有效方法,是塑料行业持续发展的必由之路。

消费后塑料的处理有下述几种途径:填埋、焚烧、堆肥化、回收再生、降解。塑料回收后再生方法有:熔融再生、热裂解、能量回收、回收化工原料等。一、熔融再生

熔融再生是将废旧塑料重新加热塑化而加以利用的方法。从废旧塑料的来源分,此法又可分为两类:一是由树脂厂、加工厂的边角料回收的清洁废塑料的回收;二是经过使用后混杂在一起的各种塑料制品的回收再生。前者称单纯再生,可制得性能较好的塑料制品;后者称为复合再生,一般只能制备性能要求相对较差的塑料制品,且回收再生过程较为复杂。在熔融再生的过程中,还可以进行物理改性和化学改性。

1.物理改性

物理改性主要是指将再生塑料与其他聚合物或助剂通过机械共混,如增韧、增强、并用、复合活性粒子填充的共混改性,使再生制品的力学性能得到改善或提高,可以制作档次较高的再生制品。这类改性再生利用的工艺路线较复杂,有的需要特定的机械设备。(1)填充改性 是指通过添加填充剂,使废旧塑料再生利用。此改性方法可以改善回收的废旧塑料性能、增加制品的收缩性、提高耐热性等。填充改性的实质是使废旧塑料与填充剂共混,从而使混合体系具有所加填充剂的性能。填充剂(也称填料)的品种有很多,按化学组成分为无机(如碳酸、陶土)和有机(如木粉、纤维);按形状分为粉状、纤维状、片状、带状、织物、中空微孔等;按用途分为补强性(可改进物理、力学性能,赋予特殊功能性)和增量性(增加体积或质量,以降低成本)。(2)增强改性 回收的通用塑料拉伸强度明显降低,要提高其强度,可以通过加入玻璃纤维、合成纤维、天然纤维的方法,扩大回收塑料的应用范围。回收的热塑性塑料经过纤维增强改性后,其强度、模量大大提高,并明显改善了热塑性塑料的耐热性、耐蠕变性和耐疲劳性,其制品成型收缩率小,废弃的热塑性玻璃纤维增强塑料可以反复加工成型。

影响复合材料性能的还有纤维在塑料基质中的分散程度和取向:分散越均匀,取向程度越高,复合材料的性能越好。分散均匀性在选定设备后主要取决于混炼工艺,并且使用适当的表面处理剂(或偶联剂)进行处理,能够增加与树脂的黏合性,纤维在热塑性塑料中的分散取向也得到一定提高。(3)增韧改性 塑料制品在使用过程中,由于受到光、热、氧等的作用,会发生老化现象,使树脂大分子链发生降解,所以回收的塑料力学性能发生了很大变化,耐冲击性随老化程度的不同而不同,改善回收塑料耐冲击性的途径之一是使用弹性体或共混型热塑性弹性体与回收料共混进行增韧改性。弹性体有顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、SBS、丁苯橡胶、丁基橡胶等;还可以使用非弹性体,如高密度聚乙烯、EVA、ABS、氯化聚乙烯、活化有机粒子等,对回收塑料进行增韧改性,从而提高其耐冲击性。

2.化学改性

回收的废旧塑料,不仅可以通过物理改性的方法扩大其用途,还可以通过化学改性拓宽回收塑料的应用渠道,提高其利用价值。化学改性包括氯化改性、交联改性、接枝共聚改性等。(1)氯化改性 氯化改性即对聚烯烃树脂进行氯化,制得因含氯量不同而特性各异的氯化聚烯烃。废旧聚烯烃通过氯化可得到阻燃、耐油等良好特性,产品具有广泛的应用价值。例如,废旧聚乙烯膜的氯化改性,将废PE膜进行洗涤、脱水、粉碎后,送入反应釜,进行氯化,可制得氯化聚乙烯(CPE)。用废旧聚乙烯通过氯化得到的产品,具有良好的性能,可以用来代替市售CPE。又如,废旧聚氯乙烯的氯化改性。废旧PVC的缺点之一就是最高的连续使用温度仅在65℃左右,经过氯化改性的聚氯乙烯最高连续使用温度可达105℃。除了提高使用温度外,强度和模量等性能也得到了改善;同时氯化改性后还可用于涂料和胶黏剂。(2)交联改性 回收的聚烯烃,可通过交联大大提高其拉伸性能、耐热性能、耐环境性能、尺寸稳定性能、耐磨性能、耐化学性能等。

交联有三种类型:辐射交联、化学交联、有机硅交联。聚合物交联度可通过加交联剂的多少或辐射时间长短来控制。交联度不同,其力学性能也不同。轻度交联的聚烯烃可具有热塑性,易于加工;交联度比较高的聚合物,其大分子链之间已形成三维网络结构,成为热固性材料,力学性能改善相当显著。因此,交联聚合物的加工方法有两种:一种是在聚合物熔点之上,加入交联剂,混合均匀,在低于交联剂分解温度情况下进行造粒,最后成型与交联反应一步完成;另一种是在低于交联剂分解温度情况下成型,然后在高于交联温度情况下完成交联。目前比较先进的技术是利用反应挤出技术,将聚合物和交联剂在双螺杆挤出机中进行混合和交联反应,并直接制成产品,如制造管材。(3)接枝共聚改性 废旧塑料的化学改性还有接枝、嵌段等共聚改性。目前实用性较强的属回收聚丙烯的接枝共聚改性,即用接枝单体通过一定接枝方法对聚丙烯进行接枝,接枝改性的聚丙烯性能取决于接枝物的含量、接枝链的长度等,其基本性能与聚丙烯相似,但其他性能有很大改变。接枝改性聚丙烯的目的是提高聚丙烯与金属、极性塑料、无机填料的黏结性或增容性。对废旧聚丙烯再生材料而言,具有两点意义:一是当回收的聚丙烯料中混杂着部分PVC等极性树脂制品时,可不必分离而直接实施共混,在混塑过程中进行接枝改性反应,使PP与PVC相间增容;二是经接枝改性后的PP再生料可拓宽其应用范围,不仅可与极性高聚物制品共混,而且可以较大量地进行填充或增强改性,以达到提高再生制品的性能并降低生产成本的目的。二、化学回收法

化学回收是指利用化学手段使固态废旧塑料重新转化为单体、燃料或化工原料,仅回收废旧塑料中所含的化学成分的方法,也称为二级回收。化学回收大致分热分解和化学分解两种。热分解是在高温下,使聚合物裂解得到油品和气体,用于化工原料或燃料的方法,有隔绝空气状态下的热分解法和氢气氛中的热分解法等;化学分解则是回收单体的方法,按所使用的催化剂或溶剂的不同可分为水解、醇解等。

理论上,化学回收得到的单体和化工原料都具有很高的经济价值,单体又可合成得到塑料,如此反复,实现理想的循环利用。但目前化学回收的实际应用还远比不上物理回收,即使在发达国家,化学回收的比例也不大,原因并不仅仅是化学回收在技术和工艺上不成熟,事实上化学回收的有些技术和工艺已很成熟,在实际生产上已有大规模应用,主要原因在于其设备、工艺路线复杂,造价昂贵,以及有些技术需要高能耗等,造成回收成本的居高不下,限制了其实际应用。但是,化学回收是最理想的回收方法,可实现真正意义的资源循环利用,随着石油资源的日趋紧张以及技术工艺上的不断改进,化学回收的发展空间非常巨大。

1.热分解

所谓热分解,是指有机高分子物质在还原性气体中以及高温下分解为低分子的工业气体、燃料油或焦炭的过程。热力学理论表明:要使高分子主链断裂,降解成小分子,需要较高的能量,温度要在500℃甚至以上才能完成,这就使得生产工艺和设备都很复杂,能耗很大,生产成本很高,因此纯粹的热解工艺商业价值不大。真正有前途的是催化热解,因为催化剂可以大大降低热解温度,提高产品的转化率,从而提升该工艺的经济性。热分解法适用于PE、PP、PS等非极性塑料和一般废弃物中混杂废塑料的分解,特别是塑料包装材料如薄膜包装袋等,使用后污染严重,难以用机械再生法回收,可以通过热分解来进行化学回收。

由于塑料是热的不良导体,要将热量从反应器内壁的塑料传导到反应器中间的塑料,需要花费很长时间,效率很低,而且反应器内壁的塑料由于长时间高温易炭化而粘接在内壁上,为解决这一问题,开发出不同的设备和工艺。一般根据分解产物的不同分为油化法、汽化法和炭化法3种工艺。

油化法要求全部以废旧塑料为原料,不能混有其他非塑料杂质,热分解温度较低,约为450~500℃,主要回收产品为油类。油化法适合处理的废旧塑料主要有PE、PP、PS、PMMA等,不适用于PVC、PA等塑料。主要工艺见表1-2。表1-2 油化工艺中各种方法的比较

2.解聚回收

废旧塑料的化学解聚就是使用催化剂或者溶剂使废旧塑料重新还原为单体的过程,实际上是聚合的逆反应,它有水解和醇解等方法。

化学解聚的产物组成较为简单,且易于控制,生产设备也相对简单。通常分解产物几乎不需要分离和精制。不过,化学解聚法要求所提供的废旧塑料相对清洁和单一,混杂废旧塑料不适用。对于大多数结构稳定的碳链和杂链塑料,如聚烯烃等,其化学结构很稳定,是不能进行化学解聚的;理论上,适合化学解聚的是具有对水或醇敏感基团的聚合物,如酰胺、酯、腈、缩醛,实际应用中主要有聚氨酯类和热塑性聚酯类。此外,还有聚酰胺类、聚甲基丙烯酸甲酯(即有机玻璃)、聚甲醛等。

所谓水解,就是在水的作用下使缩聚物或加聚物分解成为单体的过程。因为水解与缩合互为逆反应,只要缩聚物或加聚物中含有对水解反应敏感的基团,均可被水解。这类聚合物有PU、热塑性聚酯(PET、PBT)、FC和PA。它们在通常的使用条件下是稳定的,因此这类塑料废弃物必须在特殊条件下才能够进行水解,得到单体。下面是对PU进行水解的几个实例。

将低密度的PU泡沫与160~190℃的过热蒸汽混合15min以上,转换成密度大于水的液体,除甲苯二胺和PP氧化物外,还有多元醇(聚酯型或聚醚型)。多元醇可直接用于新泡沫的成型,而胺类则必须采用化学方法转化为异氰酸酯才能使用。

通用电气公司PU泡沫水解工艺:废泡沫块经粉碎后投入反应器,在温度约315.6℃的条件下与蒸汽接触进行水解。多元醇为含水单体,经冷却和过滤后可直接回收。蒸汽从反应器进入喷雾冷凝器内,与苯胺或苯甲醇接触。各种溶剂回收过程中有水、溶剂和有机物的分离,蒸馏有机溶剂可分离出主产物二胺、副产物乙二醇和焦油。

图1-2所示的是德国Leverkusen公司的一种废旧塑料回收用连续水解反应器。该设备以双螺杆挤出机为反应室,能耐300℃高温。图1-2 以双螺杆挤出机为反应器的连续水解反应器1—加料装置;2—料斗;3—双螺杆挤出机;4—减压阀;5—蒸馏塔;6—冷却器

醇解是利用醇类的羟基来解聚某些聚合物及回收原料的方法,这种方法已成熟地应用于PU、PET等塑料。PU水解后产生胺和乙二醇的混合物,二者需要分离才可回收再用,而醇解法就无需这道工序,过程相当简单。废旧PET醇解回收可获得对苯二甲酸乙二醇酯和乙二醇,用它们再生产PET,其质量与新料相同。在PET的醇解中,有以甲醇为溶剂的甲醇分解法、以乙二醇为溶剂的糖原醇解法和用酸或碱性水溶液的加氢分解法等。图1-3为杜邦公司开发的用甲醇分解废旧PET的流程。图1-3 杜邦公司开发的用甲醇分解废旧PET的流程三、能量回收

大多数塑料是烃类高分子化合物,能燃烧并产生很高的热值。例如,PS和PE等高燃烧热值的废旧塑料已超过燃料油和煤的平均燃烧热值,见表1-3。能量回收就是获取其燃烧产生的高热量并加以有效利用,也称为塑料的四级回收。废旧塑料的能量回收一般不用纯废旧塑料,而是用城市固体垃圾、工业垃圾等焚烧,废旧塑料在这些垃圾中约占15%~20%(体积分数),或5%~8%(质量分数),是主要的热量提供者。据报道,每10t城市固体废弃物燃烧1h,可得到33t压力3为3.45MPa、温度为204℃的蒸气(相当于燃烧3080m天然气或1956L燃料油的能量)。但城市固体垃圾焚烧时的能量回收往往并不是采用这种处理方法的主要目的,所以也有人认为这种方法不是真正的塑料回收方法。然而,废旧塑料虽然可以循环回收,但循环的次数是有限的,并不能永远循环下去,而且有些废旧塑料并不具备回收价值,所以能量回收也是一种重要的回收方法。表1-3 常见废塑料的热值

焚烧方法省去了废旧塑料前期分离等繁杂工作,可大批量处理废旧塑料和生活垃圾,但设备投资较大,其成本较高。因此,目前利用焚烧方法处理废旧塑料的国家还仅限于发达富裕的国家和我国局部地区。

另一种使废旧塑料能源化的回收技术就是将废塑料通过高温催化裂解成低分子量的单体或烯烃类燃油。这方面技术研究工作日本、美国等国家进行得比较多。日本已建成多条连续裂解生产线,可连续地将烯烃类废塑料高温催化裂解成汽油等。我国中国石油大学(北京)、中国科学院大连化物所、山西煤化所等都开展烯烃类塑料热裂解催化剂的研究,并在催化裂解聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等回收汽油领域取得一定进展,但由于生产规模小,成本高,导致回收的燃油价格比市场上现有成品油还高,缺乏市场竞争力。目前阶段,催化裂解回收燃油方法只适用于热塑性聚烯烃类废塑料。对于裂解催化剂的效率和使用寿命的提高,还有待于进行更深入研究。第三节 废旧塑料鉴别技术

塑料的种类繁多,每种塑料都有自己独特的分子链结构,即使用相同单体合成的塑料,由于其分子链结构、长度等不同,产品性能也可能完全不同,如聚乙烯(PE),都是乙烯单体合成的,却有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等种类,性能都各不相同,UHMWPE与其他品种的PE性能相差更是悬殊。同样的,PP、PS等其他塑料也有不同品种。除非有特殊目的需将两种或两种以上的塑料以特定的比例和工艺进行共混改性外,不同品种的塑料是不能混合在一起使用的。因为不同塑料的相容性、熔点等性能不同,会导致根本无法加工;或者即使能加工;制品的性能也会大大降低。在某些塑料制品的加工中,如吹塑膜,即使混有很少量异种塑料或杂质,都会使吹塑膜破裂而无法加工。

某些塑料制品,由于其自身要求、经济性等方面的原因,一般都使用某一种类的塑料,如饮料瓶大多用PET(过去也曾广泛用PVC,现在因食品安全等原因已很少用PVC);家电、仪器仪表的外壳、汽车保险杠等大多用ABS;机械零件(如齿轮)大多用PA(尼龙)或ABS;塑料雨衣、台布、电线套管、吹气玩具、较低档次的塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、人造革等用软PVC;塑料桶、食品袋、药品包装瓶用PE;微波炉用品、上水管、(一次性)塑料水杯、蓄电池壳大多用PP;牙刷柄、果盘、灯罩等用PS;眼镜框、广告牌多用PMMA;阳光板、奶瓶、各类光盘、大容量水桶用PC;下水管、穿线管、塑料地板、塑料门窗多用UPVC;电器开关、插座、仪表壳、汽车方向盘等多用PF;输油管、氧气瓶、冷却塔、贮罐、小渔船多用PF等或多用由EP或UP制成的玻璃钢;海绵、合成革多用PU等。

一般将热塑性塑料分为结晶和非结晶两类。结晶性塑料外观呈半透明、乳浊状或不透明,只有在薄膜或薄壁制品时有可能呈透明状;非结晶性塑料一般呈透明状。热固性塑料大多含有填料,为不透明制品。热固性塑料和热塑性塑料的最大区别在于是否可熔、可溶,因此鉴别这两者最有效的方法之一是加热或溶解。

鉴别废塑料种类的方法主要有:外观鉴别法、密度鉴别法、塑化温度鉴别法、燃烧鉴别法等。一、外观鉴别法

外观鉴别法是最常用、最简单且比较有效的方法,很多塑料制品的初步鉴别都可以用这种方法来完成。我们后面讲到的人工分离时也主要靠外观鉴别法,这种方法要求鉴别者有较为全面的塑料专业知识,尤其是对常用塑料的种类及其力学性能、加工方法、基本用途、外观特征要有较全面的了解。一些高分子材料的直观鉴别如表1-4所示。表1-4 一些高分子材料的直观鉴别二、燃烧鉴别法

高分子材料大部分都能燃烧,由于结构的不同,其燃烧特征也不相同,通过燃烧可以简便且非常有效地鉴别塑料,判断属于哪种塑料。燃烧鉴别法非常简单,剪取一小块塑料试样,用镊子夹住塑料试样,放在燃烧的酒精灯上,观察燃烧的难易程度、火焰光泽、烟的浓淡及自熄情况,同时闻其气味,用以判断属于哪种高分子材料。燃烧试验主要观察下列现象:试样是否能燃烧?试样离开火焰是否能自熄?火焰的颜色、亮度是否带黑灰或火星溅出等?试样是否变形?龟裂?是否熔融?是否滴落?滴落物是否继续燃烧?有否结焦?残留物的形状如何?声响?气味?主要塑料燃烧特性和鉴别分别见表1-5和图1-4。表1-5 主要塑料的燃烧特性图1-4 主要塑料燃烧的鉴别三、密度鉴别法

密度鉴别法又称重选法,也是一种简易鉴别塑料的方法。塑料的品种不同,其密度也不同,可利用密度的差异来鉴别塑料的品种,或者利用塑料的沉浮来鉴别塑料的类别,但密度鉴别法很少单独用于塑料的鉴别,总是和其他方法配合起来使用(见表1-6和表1-7)。表1-6 利用不同密度溶液鉴别塑料表1-7 部分塑料的密度四、仪器分析鉴别法

1.热分析鉴别法

高分子材料可通过热分析来鉴别。差热扫描量热分析(DSC)技术可测定高分子在升温或降温过程中的热量变化;热失重分析(TGA)可测定聚合物的热分解温度;热机械分析(TMA)可测定高分子的热转变温度T。通过这些技术的应用可得到塑料的熔点、软化g点、玻璃化转变温度、热分解温度及结晶温度等,从而判断塑料的种类。

2.中红外线(MIR)光谱鉴别法-1

MIR光谱的波数为4000~700cm,一般聚合物的MIR光谱是确定的,而且直接与聚合物的特定化学键相关。利用这点可对PE、PP、PVC、ABS、PC、PA、PBT、EPDM等塑料品种进行鉴别。MIR技术对塑料具有较强的识别能力,但分析测试时间较长(≥20s)。

3.近红外线(NIR)光谱鉴别法-1

NIR光谱的波数为14300~4000cm,适用于大多数通用塑料及工程塑料(PE、PP、PVC、PS、ABS、PET、PC、PA、PU等)的鉴别,因此NIR技术应用较广。该法快捷、可靠,响应时间短,灵敏度高,穿透试样的能力比MIR强。同时,NIR光谱仪无运动部件,易维修,可在恶劣环境下工作,这对废旧塑料回收系统是特别可贵的优点。但NIR技术一般不适于鉴别黑色或深色的塑料,且NIR图谱中的某些峰有时不清晰,但是正在研究的某些新光源可在很大程度上克服这一缺点。图1-5是利用一些基团的特征谱带进行肯定法或否定鉴别塑料。图1-6是高分子材料的红外光谱中主要谱带的波数与结构的关系图,用于高分子的快速鉴别。-1图1-5 利用肯定法或否定法鉴别高分子材料的流程(波数单位:cm)图1-6 高分子材料的红外光谱中主要谱带的波数与结构的关系

4.激光发射光谱分析(LIESA)鉴别法

LIESA鉴别法被证明是一种快速鉴别塑料的方法,用时不超过10s,可穿透样品,而且可用于鉴别黑色样品,LIESA要求骤热聚合物(高达200℃),然后记录聚合物的发光特征,这依赖于聚合物的热导率和比热容。

5.等离子体发射光谱法等

等离子体发射光谱技术是通过两金属电极产生电火花烧焦塑料产生的原形质释放出的光谱来鉴别塑料的成分。发射光会被一个与PC机相连的分光计收集分析,这种技术可以鉴别很多塑料,甚至可以鉴别塑料中是否存在重金属或卤素添加剂。该方法方便快捷,鉴别大多数聚合物不超过10s,探测PVC和PVC的稳定剂只需2s。

6.X射线荧光(XRF)鉴别技术

XRF是一种专门鉴别PVC的方法。在X射线的照射下,PVC中的氯原子放射出低能X射线,而不含氯的塑料反应则不同。由高能X射线组成的入射光束(主光束)激发目标原子,使其激发出外层电子(K级电子);片刻后,激发的离子回到基态,产生与入射光谱类似的荧光谱。但是由于荧光的时间延迟,这种光谱不像源光谱那样持续,因而使XRF与背景对比度高,灵敏度也很高。由于PVC中含氯量几乎达50%,所以可以用XRF来鉴别。五、综合鉴别法

以上介绍的各种塑料鉴别法,都有其局限性,只能作为参考,在使用简单鉴别法时应综合使用各种方法,相互参考,借鉴,如图1-7所示,即废塑料综合鉴别法。图1-7 废塑料综合鉴别法第四节 废旧塑料回收加工

废旧塑料比较正式的说法为消费后塑料废料,是指消费或使用后的废弃塑料制品。塑料在合成、成型加工、流通等环节也会产生废品、废料,这些塑料废料又称为消费前塑料废料。虽然这也属于废旧塑料的范围,但由于其产生的量相对较少,易于回收且回收价值大,一般生产厂家都会自己回收且将回收产品直接用在生产上。因此,通常所说的废旧塑料主要是指消费后塑料废弃物。一、废旧塑料的来源

1.树脂生产中产生的废料

在树脂生产中产生的废料包括以下5种:

①聚合过程中反应釜内壁上刮削下来的贴附料(俗称“锅巴”)以及不合格反应料。

②配混过程中挤出机的清机废料以及不合格配混料。

③运输、储存过程中的落地料等。

废料的多少取决于聚合反应的复杂性、制造工序的多少、生产设备及操作的熟练程度等。在各类树脂生产中,聚乙烯产生的废料最少,聚氯乙烯产生的废料最多。

④成型加工过程中产生的废料。在热塑性塑料的各种成型加工中均会产生数量不等的废品、等外品和边角料。如注射成型中的流道冷料、浇口冷固料、清机废料、废边等;挤出成型中的清机废料、修边料和最终产品上的截断料等;吹塑过程中的吹塑机上的截坯口,设备中的冷固料和清机废料以及中空容器的飞边(生产带把瓶子时其截坯口废料率可达40%)等;压延加工中从混炼机、压延机上掉落的废料、修边料和废制品等;滚塑加工中模具分型线上的溢料、去除的边缝料和废品等。

成型加工中所产生的废料量取决于加工工艺、模具和设备等。一般来说,这种废料再生利用率比较高。它们品种明确,填料量清楚,且污染程度小,性能接近于原始料,预处理工作量小,通常只做粉碎处理,可作为回头料掺入新料之中,并且对制品的性能和质量影响较小。

热固性塑料在成型加工时也会产生废品、废料,如废品已发生交联反应,则这些废品回收再生的难度就很大。

⑤配混和再生加工过程中产生的废料。配混和再生加工过程中产生的废料仅占所有废旧塑料的很小部分,它们是在配混设备清机时清除的废料和不正常运行情况下出的次品,其中大部分为可回收性废旧塑料。

2.二次加工中产生的废料

二次加工通常是将从成型加工厂购买来的塑料半成品经转印、封口、热成型、机械加工等加工制成成品,这里产生的废料往往要比成型加工厂产生的废料更加难以处理。如经印刷、电镀等处理后的废品,要将其印刷层、电镀层去除的难度和成本都很大,而直接粉碎或造粒得到的回收料,其价值则要低得多。经热成型、机械切削加工而产生的废边、废粒,回收再生就比较容易,且回收料的价值也较高。

3.消费后塑料废料

这类废旧塑料来源广,使用情况复杂,必须经过处理才能回收再用。这类废弃物包括:

①化学工业中使用过的袋、桶等。

②纺织工业中的容器、废人造纤维丝等。

③家电行业中的包装材料、泡沫防震垫等。

④建筑行业中的建材、管材等。

⑤罐装工业中的收缩膜、拉伸膜等。

⑥食品加工中的周转箱、蛋托等。

⑦农业中的地膜、大棚膜、化肥袋等。

⑧渔业中的渔网、浮球等。

⑨报废车辆上拆卸下来的保险杠、燃油箱、蓄电池箱等。

⑩城市生活垃圾中的废旧塑料等。

这类废旧塑料由于其数量大,回收利用困难,已对环境造成严重威胁,是今后回收工作的重点,所以将其单独归类。我国城市生活垃圾中,废旧塑料约占2%~4%,其中大部分是一次性包装材料,它们基本上是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。在这些废旧塑料中,聚烯烃(PO)约占70%。

生活垃圾中的废旧塑料制品种类很多,它们包括各种包装制品,如瓶类、膜类、罐类等;日用制品,如桶、盆、杯、盘等;玩具饰物,娱乐用品,服装鞋类,捆扎绳,打包带,编织袋,卫生保健用品等。

4.几种常见塑料再生料性能变化

废旧塑料经再生加工后,性能有不同程度的下降,主要是由光老化、氧化和热老化引起的。性能下降程度的大小主要取决于使用年限和环境。成型加工厂生产时产生的废边、废品,其回收料的性能下降很小,几乎可以作为新料用。室内使用、使用年限短的产品,回收料性能变化不大,而在室外使用年限长、使用环境差(如受压力、电场、化学介质等作用)的产品性能就差,甚至无法回收。

PP:一次再生时,颜色几乎不变,熔体流动速率上升,两次以上颜色加重,熔体流动速率仍上升。再生后断裂强度和伸长率有所下降,但使用上无问题。

PVC:再生后变色较明显,一次再生挤出后会带有浅褐色,三次再生则几乎变为不透明的褐色,比黏度在二次再生时不变,两次再生以上有下降倾向。无论是硬质PVC还是软质PVC,再生时都应加入稳定剂,为使再生制品有光泽,再生时可添加掺混用的ABS1%~3%。

PE:再生后性能都有所下降,颜色变黄,经多次挤出后,高密度聚乙烯黏度下降,低密度聚乙烯黏度上升。

PS:再生后颜色变黄,故再生PS一般进行差色。再生料各项性能的下降程度与再生次数成正比,断裂强度在掺入量小于60%,无明显变化,极限黏度在掺入量为40%以下时,无明显变化。

ABS:再生后变色较显著,但使用掺入量不超过20%~30%时,性能无明显变化。

尼龙:再生也存在变色及性能下降问题,掺入量以20%以下为宜。再生伸长率下降,弹性却有增加的趋势。二、废旧塑料的分选

废旧塑料的分选通常分为手工分选和机械分选两类。初步分选主要选用振动筛、转鼓、磁力分选机、风力分选机;材料分离可采用各种材质分选设备和装置,包括密度、静电、温差、红外线、光学照相机和X射线等分选设备。

1.手工分选

手工分选就是通过人工将包含在废塑料中的杂质,以及不同品种的塑料分开。手工分选的步骤如下:

①除去金属和非金属杂质,剔除严重质量下降的废旧塑料制品。

②先按制品,如薄膜(农用薄膜、本色包装膜、杂色包装膜)、瓶(饮水机水瓶、矿泉水瓶、碳酸饮料瓶、牛奶瓶、洗涤剂瓶)、杯、盒、鞋底、凉鞋、泡沫塑料、边角料等进行分类,再根据上节介绍的鉴别法分类不同的塑料品种,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯(PU)等。

③将经上述分类的废旧塑料制品再按颜色深浅和质量分选,按颜色可分成:黑、红、棕、黄色;蓝、绿色和透明无色

2.机械分选

可通过磁选、密度分选、离心分离、浮选分离、风筛分选、静电分选、红外线分选、照相分选和温差分选等方法分选。其中红外线和照相分选,也可以归属于光学分选法,它们是近年数码技术发展成果在废塑料回收再生中的新应用。(1)磁选 磁选是利用磁体分离铁类金属的方法,主要目的是除去混在废旧塑料中的钢铁等金属碎屑杂质,因这些细碎钢铁屑不易用手工分选的方法除去。(2)密度分选 密度分选是利用不同塑料具有不同密度这一性质进行分选的方法,具体方法是将混杂的废旧塑料放进某种具有一定密度的溶液中,然后根据废旧塑料在该溶液中的沉浮状态来进行分选。可用于分选废旧塑料的溶液种类和不同塑料在其中的沉浮状况见表1-6。各种塑料的密度见表1-7。密度分选方法的优点是简易可行,只要选择配制一种或几种溶液就可以进行大批量分选,从而避免了烦琐的人工分选;其缺点是有些种类塑料的密度非常接近,因此要获得高纯度的分离比较困难。

3.红外线分选

红外线分选可分为近红外分选和红外线分选。近红外分选是利用近红外线照射被分选物时材质所呈现出的不同吸收程度进行分选的。近红外分选可用于塑料制品,如瓶类的分拣,可将PVC瓶从其他材料,如PET瓶中分拣出来。对于进行能量回收的废塑料,也可以分离出不宜燃料化的PVC材料。

红外线分选的原理是物体在选定的红外波长范围内呈现与普通可见光下不同的反射特性来进行物体的识别。红外线应用于塑料的分选,可区分六种塑料,包括PET、LDPE、HDPE、PVC、PS、PP,精确率可达100%。

NRT公司The MultiSort IR自动化塑料瓶分拣机(图1-8)使用了高速近红外探测器来探测混合物料流中的特定塑料。一个典型的应用是在PET回收中去除其他杂质,如将PVC以及低熔点PET从PET里分离出来。图1-8 NRT公司The MultiSort IR自动化塑料瓶分拣机

4.照相分选

照相分选法为采用高分辨率照相机,将粉碎的废塑料中的金属和带有颜色的塑料检出、分离,见图1-9。图1-9 高分辨照相着色异物分离装置1—供料槽;2—传送带;3—金属检测器;4—高分辨率照相机;5—图像加工;6—空气喷射装置;7—纯净粒子;8—异物粒子;9—中央控制器

NRT公司Colorplus成像系统是一种先进的图像处理分拣系统(图1-10),其利用智能识别算法分析颜色,透明度,不透明和食物形态的因素,包括对标签的分析来减少识别误差:比如,可以应用在PET、金属罐、其他不透明物料,以及在PET进料的其他物质;将有颜色的PET从无色同名PET瓶中分离;将有标签的瓶子从无标签的瓶子中分离;将混合速率分成PET和HDPE;将有颜色的HDPE从本色HDPE中分选除出来;将不同颜色的HDPE进行分离,识别和对不透明物质进行颜色分选。图1-10 NRT公司Colorplus成像系统

5.X射线分选

X射线分选机的结构见图1-11。图1-11 X射线金属分选机

6.静电分选

静电分选是利用各种塑料不同的摩擦电性能来进行分选的方法,2原理如图1-12所示。首先将废旧塑料粉碎成面积为8~10mm的小块,干燥后,在带高压电极的滚筒中滚动,不同塑料,如ABS/PS混合塑料摩擦而产生静电。不同塑料摩擦带电时的极性由带电性能决定,序列见图1-12。利用静电进行分选,对于多种混杂在一起的废混合塑料需要通过多次分选,这是因为每通过一次预选设定电压的高压电极只能分选出一种塑料。静电分选法特别适用于带极性的聚氯乙烯分离,纯度可达100%。图1-12 静电分选塑料

7.浮选分离

浮选分离方法是借鉴矿石浮选原理开发的塑料回收分离方法。它是利用润湿剂改变水对塑料表面的润湿性,使某些塑料由疏水性变为亲水性而下沉,而仍为疏水性的塑料表面黏附上气泡则上浮,从而达到分离目的的方法。浮选法分离不同种类的塑料时,与塑料的密度、形状、大小等无关,它是利用水对塑料表面润湿性能的不同来进行分选的。

8.温差分选

温差分选是利用塑料对温度的敏感性进行分选的方法,有低温和高温不同途径。图1-13为用于温差分选的冷冻磨碎装置。图1-13 用于温差分选的冷冻磨碎装置(美国联合碳化物公司)1—料斗;2—冷却器;3—液氮罐;4—磨碎机;5—气闸

低温脆化分选法是利用各种塑料具有不同脆化温度来进行分选的方法,也称为低温分选。

高温团粒分选是指塑料在一定温度下会发生团粒化,这是因为塑料随温度升高,其拉伸性能,即伸长率增加产生的现象,但是不同的塑料团粒化性能也不同,利用此特性进行塑料的分选。塑料团粒化特性可分类如下:

①能低温团粒化的塑料包括PE、PP和发泡PS等。

②能低温粉化的塑料包括PVDC。

③能高温团粒化的塑料包括PET、硬质PVC和镀铝薄膜。

④高温也不能团粒化的塑料包括热固性塑料。三、废旧塑料的粉碎

大多数废旧塑料在分离前,都需要先进行粉碎。清洗瓶类容器、大型塑料制品进行机械清洗时,也需要将废旧塑料粉碎;在进行配料时,为保证添加剂的分散性,也要求将废旧塑料粉碎,将其尺寸减小到某一允许的程度;在熔融造粒时,挤出机的喂料适合于颗粒物料,而开炼机适合于粉状或其他形状的小尺寸物料。

废旧塑料的形状复杂,大小不一,尤其是一些体积较大的废塑料制品必须通过粉碎、研磨或剪切等手段,将其破碎成一定大小的碎片小块物料,方可进行再生加工或进一步模塑成型,制成各种再生制品。对某些生产性废料,如注塑、挤出加工厂产生的废边、废料、废品,一般经粉碎后即可直接回收利用。以PP为例(图1-14),可以看到各种形态的PP回收料,如薄膜、片状、带状、块状、板状。图1-14 各种形态的PP回收料

根据施加于物料上的作用力的不同,粉碎废旧塑料的主要设备可分为压缩式(图1-15)、冲击式(图1-16)、研磨式(图1-17)和剪切式(图1-18)四大类。图1-15 颚式粉碎机的结构1—固定颚板;2—活动颚板;3—轴;4—飞轮;5—偏心轮;6—连杆机构;7—连接杆;8—弹簧图1-16 锉磨粉碎机的结构图1-17 叶轮式粉碎机的结构1—冲击板;2—供料口;3—旋转滚筒;4—打击刀;5—出料口图1-18 低速旋转剪切式粉碎机的结构1—供料口;2—壳体;3—旋转刀;4—旋转轴;5—刮板;6—出料口;7—轴套图1-19 双轴撕碎机破碎回收料

图1-19(a)、(b)展示了采用双轴撕碎机(3E集团)破碎大块中空回收料和薄膜回收料的效果。

粉碎设备的选用主要取决于被粉碎物料的种类、形状以及所需的粉碎程度。不同材质的废旧塑料应采用不同的粉碎设备。硬质PVC、PS、有机玻璃、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂等是一类脆性塑料,质脆易碎,一旦受到压缩力、冲击力的作用,极易脆裂,破碎成小块,对于这类塑料适宜采用压缩式或冲击式粉碎设备进行粉碎;对于在常温下就具有较高延展性的韧性塑料,如PE、PP、聚酰胺、ABS塑料等,则只适宜采用剪切式粉碎设备,因为它们受到外界压缩、折弯、冲击等的作用,一般不会开裂,难以破碎,不宜采用脆性塑料所使用的粉碎设备。此外,对于弹性、软质且呈低温脆性的材料,如软质PVC,则最好采用低温粉碎设备。

另外,应根据废料需要粉碎的程度来确定粉碎设备。若将大块破碎成小块时应采用压缩式、冲击式或剪切式粉碎设备;若将小块粉碎成细粉、细粒时,则主要采用研磨式粉碎设备。大型制品或要求小尺寸的细粒、粉料时,一般先进行较粗程度的粉碎,然后再根据要求进行中等或细微程度的粉碎。四、废旧塑料的造粒

根据塑料成型加工工艺的要求,不管采用何种方法回收,一般都要求进行造粒。造粒工艺分为冷切造粒和热切造粒两大类,具体选用哪种方法要视塑料品种和成型设备而定。不同造粒方法的特点比较见表1-8。表1-8 不同造粒方法的特点比较

在废旧塑料的回收造粒中,通常需要利用挤出机。废料由挤出机熔融塑化,挤出条状料,按所需规格直接热切粒或冷却后切粒备用。

旧塑料回收挤出机前端有一个重要的功能部件——过滤装置,包括废粗滤板和滤网,它在废旧塑料的挤出造粒和成型加工中起着重要作用,用于清除废料中残存的杂质,如沙子、纤维以及其他熔点较高的塑料等,以保证产品质量和挤出过程的顺利进行。

废旧塑料往往已受到不同程度的污染,即使已经经过清洗、分离等,其杂质含量还是很高的,所以在其加工时过滤网需要频繁更换。过滤网更换时,需要先停机,在设备没有完全冷却时拆开挤出机机头,更换过滤网。这个过程会导致挤出机的效率降低、废品率提高,对废旧塑料的加工是不现实的,因此必须使用过滤网机械更换装置。五、废旧塑料的塑化和再生

再生时可能会碰到下面一些问题:再生料的品质普遍不高,因为废旧塑料的来源复杂,有些制品的老化程度已很严重,即使数量不多,也会影响再生料的整体质量;有时候几种塑料无法分离;或者即使能分离,代价也很大,经济上不可行,如有些用于食品等包装的多层共挤塑料容器、薄膜。改性再生就是为了解决这些问题而产生的。

改性再生就是在回收过程中,对废旧塑料进行物理或化学改性,以提高再生料的品质;或者降低回收成本。虽然改性再生有些也涉及化学过程,但一般还是把它归属于物理回收的范围。

为了提高再生料的性能或降低成本,有时还会添加增强剂(如玻璃纤维等,简称玻纤)、增韧材料(如EVA、EPDM、SBS等)、填充剂(如碳酸钙等)。除了PVC和一些简单配料外,一般回收工厂很少涉及这些改性,而是由塑料加工厂来完成,因为再生料最后做什么产品是由其决定的。

对废旧塑料再生有意义的物理改性应该是共混改性。共混改性是指2种或2种以上聚合物(有时还要添加其他助剂)通过加热熔融,机械混合成多组分的塑料。这种塑料就叫做共混塑料,也叫做塑料合金。塑料合金的综合性能大大优于原来的塑料,特别是原来较弱的性能得到了改善,如PE的刚性较差,可以掺混PP或ABS以提高刚性。废旧塑料往往有多种塑料混合在一起,可以用共混技术回收塑料合金,这对某些难以分离的塑料,或者某些即使能分离,但分离成本较大的废旧塑料更具有现实意义。

随便两种塑料共混就能得到预期的塑料合金,塑料合金共混的各组分必须部分相容,即要符合以下条件之一:

①聚合物之间的溶解度参数之差小于0.5(最佳为0.2)。

②有相同(或相似)的化学结构,如结晶性塑料与结晶性塑料之间、非结晶性塑料与非结晶性塑料之间。

③分子间有共价键或离子键。

④有导入互穿聚合物的网络结构。

一般以结晶塑料和结晶塑料、非结晶塑料和非结晶塑料的共混性(相容性)较好,如PE和PP、PC,同结构类型的塑料和ABS都比较适合共混。但这并不是绝对的,如ABS和HIPS虽属同类,却不能共混。表1-9显示了部分塑料(聚合物)的相容性。表1-9 部分塑料(聚合物)的相容性注:相容性等级:1=很好,2=好,3=中等,4=差(不相容),加括号的数字如(1)、(2)、(3)、(4)表示相容性等级与组分比例有关。

由于废旧塑料组分的复杂性和不确定性,共混改性具有很大的灵活性,具体的共混方法及配方将根据废旧塑料的来源及性质来确定。

现实中大多数塑料是互不相容的分离体系,如何使互不相容的体系变成部分相容的体系,选择合适的相容剂便是这一技术的关键。

相容剂是指当两种(或两种以上)不相容的聚合物共混时,能降低聚合物界面张力,使之产生相容作用的物质。请注意相容剂只是改变聚合物界面之间的相容性,即部分相容性,而不谋求聚合物间的整体相容。相容剂按作用机理分成两类:一类通过与原料聚合物发生反应形成化学键而相容,这类叫反应型相容剂;另一类通过降低原料聚合物间的表面张力而使之相容,这类叫非反应型相容剂。反应型相容剂和非反应型相容剂的优缺点见表1-10。表1-10 反应型相容剂和非反应型相容剂的优缺点

反应型相容剂本身含有反应基团,在共混时与原料聚合物发生化学反应,形成化学键而使之具有相容性。常见的反应型高分子相容剂见表1-11。表1-11 常见的反应型高分子相容剂注:AA为乙醛;ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物;EAA为乙烯-丙烯酸共聚物;ENR为环氧化天然橡胶;EPR为乙丙橡胶;EPDM为三元乙丙橡胶;GMA为甲基丙烯酸缩水甘油酯;MA为丙烯酸甲酯;MMA为甲基丙烯酸甲酯;NR为天然橡胶;PA为聚酰胺;PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯;PC为聚碳酸酯;PCL为聚己内酰胺;PPE为聚苯醚;PS为聚苯乙烯;SEBS为苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯三嵌段聚合物;St为淀粉;-co-表示共聚;-g-表示改性;-s-表示硫化。

非反应型相容剂不含反应基团,因此它与原料聚合物不是通过化学反应,而是通过乳化作用降低界面张力来提高体系的相容性。非反应型相容剂多为接枝共聚物和嵌段共聚物。常用的非反应型高分子相容剂见表1-12。表1-12 非反应型高分子相容剂

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