塑料的回收利用

1、1 车用塑料存在的问题随着车用塑料应用的日益广泛，塑料制品已成为现代汽车的重要组成部分。然而，由于废旧塑料 难于自然降解，不为自然环境所亲和，它所造成的环境污染亦日趋严重。据报道，全世界每年向海洋 和江河倾倒大量的塑料垃圾，破坏了海洋生物的生存环境，造成鱼类等海洋生物的死亡; 另外，大量塑料垃圾分散于土壤中，影响土壤的透气性，不利于作物生长。近年来，许多城市出现的严童塑料污 染事件已经引起了人们的强烈反响。因此，寻求切实可行的废旧塑料综百防治对策已迫在眉睫，而解 决这一难题的关键是如何对其进行处理和回收利用，并开发出新型环境友好材料。研究汽车新材料的最终处置问题至关重要，从某种程度上讲，关系到

2、它的生存与发展。目前，汽 车上约占自重 25%的材料无法回收再用，其中 1/3 为各种塑料， 1 乃为橡胶，还有 1 乃为玻璃和纤维。 鉴于这种情况，世界各国都花费大量的人力、物力进行材料的回收再生问题的研究。现在可以通过 3 种途径进行回收 :颗粒回收，重新碾磨 ;化学回收，高温分解 ; 能源回收，将废弃物作为燃料。未来汽车在工程塑料类型的选择上将会发生巨大的变化。 目前汽车使用的塑料由几十种高分子材 料组成，当前世界各大汽车公司致力于减少车用塑料的种类，并尽量使其通用化。这将有利于材料的 回收再生和生态环境的保护。近年来，汽车生产厂家为了使车辆舒适、美观，提高市场竞争力，都要 对车辆进行装

3、修。在汽车内饰中使用大量可燃材料进行装修，且不进行阻燃处理，一旦发生火灾很容 易酿成大火，火灾后车辆面目全非，轻则车辆烧毁，重则造成大量人员伤亡。塑料制品在汽车材料中 的大量使用无疑会增加汽车的火灾危险性， 因为塑料多为可燃易燃材料， 而且燃烧产物中还有大量的 有毒有害烟气。因此对于汽车装饰必须制定严格的技术标准和检验标准，并从严要求。2.1 塑料的分类2 废旧塑料的处理废旧塑料成分复杂，主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、泡沫聚苯乙烯（PSF）和聚 氯乙烯（PVC），其它还有聚对苯二甲酸乙二醇（PET）、聚氨醋（PU）和ABS塑料等。除了少数废塑料如塑 料制品加工过程中的

4、过渡料和边角料是以单一塑料形式存在， 可以直接再生利用外， 大多数废塑料都 以多种塑料混杂的形式存在于固体垃圾中。 由于大多数塑料品种是不相容的， 由混合塑料制得的产品 的机械性能较差，因此，废塑料再生利用前应按塑料品种 （ 化学结构 ）进行分类。分类可根据不同塑料 的用途、性质进行。例如采用目测、手感、密度、燃烧等简易方法，可以将常用的聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚丙烯等塑料进行分类。再如，根据不同塑料之间存在的密度差异，可将不同种类的塑料置于特 定的溶液中 （如水、饱和食盐溶液、酒精溶液、氯化钙溶液等 ） ，根据塑料在该溶液中的沉浮性进行分 类和鉴别。又如，利用不同塑料在溶剂中的溶解性差异，可以

5、采用溶解一沉淀法进行分离，其方法是 将废塑料碎片加人到特定溶液中，控制不同温度，使各种塑料选择性地溶解并分选。另外，当废料量 大，杂物多时，还可以采用风力筛选技术，此法是在重力筛选室将粉碎的废塑料由上方投人，从横向 喷人空气，利用塑料的自重和对空气的阻力的不同进行筛选。2.2 废塑料处理技术2.2.1 卫生填理废旧塑料由于具有大分子结构，故废弃后长期不易分解腐烂，并且质量轻、体积大，暴露在空间 可随风飞动或在水中漂浮。因此，人们常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场，对其进行卫生填 埋。卫生填埋法具有建设投资少、运行费用低和回收沼气等优点，已成为现在世界各国广泛采用的废 塑料最终处理方法。在填

6、埋过程中如果合理调度，操作机械化，可大幅度减少处理费用。一般来说， 填埋场均铺设防渗层，并用机械压实压平，上面覆盖土层，进行绿化，植草、建公园或自然景观，供 人们休息游玩。但填埋处理同时也存在着严重弊端 : 塑料废弃物由于密度小、体积大，因此占用空间面积较大， 增加了土地资源压力 ; 塑料废弃物难以降解，填埋后将成为永久垃圾，严重妨碍水的渗透和地下水流3 废旧塑料的再生利用通; 塑料中的添加剂如增塑剂或色料溶出还会造成二次污染。同时该法填埋了大量可利用的废塑料， 这与可持续利用背道而驰。因此，建议填埋时先对废塑料及其包装物进行破碎，填埋已经综合利用和 综合处理后的残余物。2.2.2 焚烧处置焚

7、烧回收热能是废旧塑料处理的另一主要方法。将废旧塑料进行焚烧的处理方法具有处理数量 大、成本低、效率高等优点，其方式主要有 3 种 :l) 使用专用焚烧炉焚烧废旧塑料回收利用热能， 所用的焚烧炉有流动床式燃烧炉、 浮游式燃烧炉、 转炉式燃烧炉等 ;2) 废塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺混使用， 这是一项可行而又比较先进的能量回收 技术，例如热电厂即可使用废塑料作为补充燃料 ;3) 通过氢化作用或无氧分解， 使废塑料转化成可燃气体或其他形式的可燃物， 再通过它们的燃烧 回收热能。目前，在日本有焚烧炉近 2000 座，利用焚烧废塑料回收的热能约占塑料回收总量的38%。德国有废塑料焚烧厂 40

8、 多家，它们将回收的热能用于火力发电， 发电量占火力发电总电量的 6%左右。 废塑料焚烧的主要产物是二氧化碳和水，但随着塑料品种、焚烧条件的变化，也会产生多环芳香烃化 合物、一氧化碳等有害物质，例如 PvC会产生HCI，聚丙烯睛会产生HCN聚氨醋会产生氰化物等。 另外，在废塑料中还含有福、铅等重金属化合物，在焚烧过程中，这些重金属化合物会随烟尘、焚烧 残渣一起排放，污染环境。因此，必须安排排放气体的处理设施以防止污染，否则这些物质若直接进 人大气，其结果是破坏臭氧层，形成温室效应、酸雨，危及人类身体健康。3 废旧塑料的再生利用采用填埋和焚烧处理废旧塑料的方法，虽然起到了一定的作用。但近几年，垃

9、圾资源化的问题得 到世界关注，怎样将有害垃圾 （废旧塑料 ）变为有效资源，已成为国际上的热门研究课题。 而采用填埋、 焚烧这两种处理方法都会造成一定的资源浪费， 于是人们又开发了废旧塑料再生利用新技术， 以真正 做到物尽其用，充分发挥塑料的所有利用能力和利用价值。3.1 废旧塑料的直接利用废旧塑料的直接利用系指不需进行各类改性， 将废旧塑料经过清洗、 破碎、塑化，直接加工成型， 或与其它物质经简单加工制成有用制品。 国内外均对该技术进行了大量研究， 且制品已广泛应用于农 业、渔业、建筑业、工业和日用品等领域。例如，将废硬聚氨酷泡沫精细磨碎后加到手工调制的清洁 糊中，可制成磨蚀剂 ; 将废热固性

10、塑料粉碎、研磨为细料，再以巧 %、 30%的比例作为填充料掺混到新 树脂中，则所得制品的物化性能无显著变化 ; 废软聚氨酷泡沫破碎为所要求尺寸碎块，可用作包装的 缓冲填科和地毯衬里料 ;粗糙、磨细的皮塑料用聚氨醋豁合剂猫合， 可连续加工成为板材 ; 把废塑料粉 碎、造粒后可作为炼铁原料，以代替传统的焦炭，可大幅度减少二氧化碳的排放量。3.2 废旧塑料的改性利用废旧塑料直接再生利用的主要优点是工艺简单、 再生品的成本低廉， 其缺点是再生料制品力学性 能下降较大，不宜制作高档次的制品。为了改善废旧塑料再生料的基本力学性能，满足专用制品的质 量需求，研究人员采取了各种改性方法对废旧塑料进行改性，以达

11、到或超过原塑料制品的性能。常用 的改性方法有 2 种: 一种是物理改性，另一种是化学改性。3.3 物理改性采用物理方法对废旧塑料进行改性主要包括以下几个方面。3 废旧塑料的再生利用l）活化无机粒子的填充改性 : 在废旧热塑性塑料中加人活化无机粒子， 既可降低塑料制品的成本， 又可提高温度性能，但加人量必须适当，并用性能较好的表面活性剂处理 ;2）废旧塑料的增韧改性 : 通常使用具有柔性链的弹性体或共混性热塑性弹性体进行增韧改性，如 将聚合物与橡胶、 热塑性塑料、 热固性树脂等进行共混或共聚。 近年又出现了采用刚性粒子增韧改性， 主要包括刚性有机粒子和刚性无机粒子。常用的刚性有机粒子有聚甲基丙烯

12、酸甲酷 （PMMA）聚苯乙烯 （PS）等，常用的刚性无机粒子为 cac03、Bas氏等；3）增强改性 : 使用纤维进行增强改性是高分子复合材料领域中的开发热点，它可将通用型树脂改 性成工程塑料和结构材料。回收的热塑性塑料 （如PP、PvC PE等）用纤维增强改性后其强度和模量可 以超过原来的树脂。纤维增强改性具有较大发展前景，拓宽了再生利用废旧塑料的途径 ;4）回收塑料的合金化 :2 种或 2种以上的聚合物在熔融 .状态下进行共混，形成的新材料即为聚合 物合金，主要有单纯共混、接枝改性、增容、反应性增容、互穿网络聚合等方法。合金化是塑料工业 中的热点，是改善聚合物性能的重要途径。3.4 化学改

13、性化学改性指通过接枝、 共聚等方法在分子链中引人其它链节和功能基团， 或是通过交联剂等进行 交联，或是通过成核剂、发泡剂进行改性，使废旧塑料被赋予较高的抗冲击性能，优良的耐热性，抗 老化性等，以便进行再生利用。目前国内在这方面已开展了较多的研究工作，用化学改性的方法把废 旧塑料转化成高附加值的其他有用的材料， 已成为当前废旧塑料回收技术研究的热门领域， 并涌现出 了越来越多的成果。废旧塑料的热分解4 废旧塑料分解产物的利用使其回热分解技术的基本原理是， 将废旧塑料制品中原树脂高聚物进行较彻底的大分子链分解， 到低摩尔质量状态，而获得使用价值高的产品。不同品种塑料的热分解机理和热分解产物各不相同

14、。PE PP的热分解以无规断链形式为主，热分解产物中几乎无相应的单体；玲的热分解同时伴有解聚和无规断链反应，热分解产物中有部分苯乙烯单体 ；PVC的热分解先是脱除氯化氢，再在更高温度下发 生断链，形成烃类化合物。废塑料热分解工艺可分为高温分解和催化低温分解，前者一般在600 一900C的高温下进行，后者在低于 450C甚至在300C的较低温度下进行，两者的分解产物不同。废塑 料热分解使用的反应器有 : 塔式、炉式、槽式、管式炉、流化床和挤出机等。该技术是对废旧塑料的 较彻底的回收利用技术。高温裂解回收原料油的方法，由于需要在高温下进行反应，设备投资较大， 回收成本高，并且在反应过程中有结焦现象

15、，因此限制了它的应用。而催化低温分解由于在相对较低 的温度下进行反应，因此研究较活跃，并取得了一定的进展。4.1 废旧塑料的化学分解化学分解是指废弃塑料的水解或醇解 （乙醇解、 甲醇解及乙二醇解等 ）过程通过分解反应， 可使塑 料变成其单体或低相对分子质量物质，重新成为高分子合成的原料。化学分解产物均匀，易控制不需 进行分离和纯化，生产设备投资少。但由于化学分解技术对废旧塑料预处理的清洁度、品种均匀性和 分解时所用试剂有较高要求，因而不适合处理混杂型废旧塑料。目前化学分解主要用于聚氨醋、热塑 性聚脂、聚酞胺等极性类废旧塑料。5 可降解塑料的开发降解塑料是塑料家族中带降解功能的一类新材料， 它在

16、用前或使用过程中， 与同类普通塑料具有 相当或相近的应用性能和卫生性能， 而在完成其使用功能后， 能在自然环境条件下较快地降解成为易 于被环境消纳的碎片或碎末，并随时间的推移进一步降解成为二氧化碳和水，最终回归自然。目前可 降解塑料主要有光降解塑料、生物降解塑料和同时具有可控光降解与生物降解双重降解功能的塑料5.1 光降解塑料国外对可降解塑料研究得较早，其中最先进行的是光降解塑料的研究，其技术也最成熟。光降解 塑料是在高分子聚合物中引人光增敏基团或加人光敏性物质， 使其在吸收太阳紫外光后引起光化学反 应而使大分子链断裂变为低分子质量化合物的一类塑料。根据其制备方法可分为合成型和添加型两 种。前

17、者主要是通过共聚反应在高分子主链上引人碳基型光增敏基团而赋予其降解性。其中对PE类光降解聚合物研究较多，这是由于 PE降解成为相对分子质量低于 500的低聚物后可被土壤中微生物 吸收降解， 具有较高的环境安全性。 后者则是通过将光敏剂添加到通用聚合物中制得。 在光的作用下， 光敏剂可离解成具有活性的自由基， 进而引发聚合物分子链的连锁反应达到降解作用。 光降解塑料的 降解受紫外线强度、地理环境、季节气候、农作物品种等因素的制约较大，降解速率很难准确控制， 使其应用受到一定限制。近年来，国内外对单纯的光降解塑料的研究已经逐渐减少，而将重点转向生 物降解塑料和光一生物降解塑料。5.2 生物降解塑料

18、生物降解塑料是指在一定条件下能被生物侵蚀或代谢而降解的塑料， 降解机理是生物物理反应和 生物化学反应。生物降解塑料降解后能够更好地符合保护大自然的要求，避免了二次污染，满足了降 解塑料的最终目的， 因此这类材料倍受青睐。 生物降解塑料按照其降解特性可分为完全生物降解塑料 和生物破坏性塑料 ; 按照其来源则可以分为微生物合成材料、天然高分子材料、化学合成材料、掺混 型材料等。 微生物合成高分子聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料， 主要包括微生物聚酷和微生 物多糖，其中以前者研究较多。微生物合成型降解材料中最典型的是经基丁酸和经基戊酸共聚物 (PHBV)。这类产品有较高的生物分解性，且热塑性好，

19、易成型加工，但在耐热和机械强度等性能上还 存在问题，而且其成本太高，还未获得良好的应用，现正在尝试改用各种碳源以降低成本。化学合成 型材料大多是在分子结构中引入酷基结构的脂肪族聚醋， 在自然界中其酷基易被微生物或酶分解。 目 前已开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内醋(PCL)、聚丁二醇丁二酸酷(PBS)等。对这一类降解塑 料而言仍需研究如何通过控制其化学结构，使其完全分解。另外，成本也是不容忽视的问题。天然高 分子材料是利用淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料而制备的一类生物降解材料。这类 物质来源丰富，可完全生物降解，而且产物安全无毒性，因而日益受到重视。但是它的热学、力学性

20、能差，不能满足工程材料的性能要求，因此目前的研究方问是，通过天然高分子改性，得到有使用价 值的天然高分子降解塑料。5.3 光一生物降解塑料光一生物降解塑料是利用光降解和生物降解相结合的方法制得的一类塑料，是较理想的降解塑 料。这种方法不仅克服了无光或光照不足的不易降解和降解不彻底的缺陷， 还克服了生物降解塑料加 工复杂、成本太高、不易推广的弊端，因而是近年来应用领域中发展较快的一门技术。其制备方法是 采用在通用高分子材料（如PE）中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解 助剂等的添加型技术途径。 光一生物降解塑料可分为淀粉型和非淀粉型2 种类型。目前采用淀粉作为生物降解助剂

21、的技术比较普遍。 降解塑料的研究开发是治理“白色污染”必要的辅助手段， 但在我国， 要进行大规模的推广应用还有赖于降解塑料的可焚烧技术和堆肥化技术的完善。 因此，在研究降解塑 料的同时，必须强调 :增加材料的可焚烧性， 即降低塑料废弃物焚烧对大气的二次污染 ;增加高分子材 料的可堆肥化 ; 降解材料的可回收性。近年来，可降解与可焚烧技术的结合已发展成为实现废旧塑料 适应垃圾综合处理的技术方法之一。通过添加30%以上经表面生物活化处理的超细碳酸钙，不仅可促进生物降解，而且可减少光敏剂的用量，降低成本，有利于实现垃圾焚烧及掩埋综合处理的方式，并 可达到节省资源的目的。6 废弃塑料再生利用的市场前景

22、及环境保护的和谐发展6.1 废弃塑料再生利用的市场前景随着塑料在汽车上用量增加， 加之人们的环境保护意识增强以及所面临的全球性能源和原材料危 机，如何处理与利用好这些废旧塑料将是摆在世人面前的一大难题，对废旧汽车塑料的回收、再生和利用的任务将会十分艰巨。无论是从充分利用地球资源角度，还是从环境保护的立场来看，都必须积 极开展汽车废旧塑料的回收利用技术的研究。 废弃塑料应用途径很广， 除了显著降碗料制品成本以外， 还能加工很多产品，具有很大市场开发前景。例如塑木制品，用于建筑材料、铁道枕木、界桩、隔音 板材，下水井盖、农用的简单制品、家具和装演等。有的塑料还能用作涂料原料，PET饮料瓶在增豁后还

23、能再用于做食品饮料瓶，在钢铁厂用作还原剂。在日本用来发电，在挪威用来建设高速公路，在 美国用来做铁道枕木。总之废弃塑料有很多用途，鱼待开发利用。据了解，目前我国废弃塑料应用市 场非常火爆，市场价值在 1000 亿元以上。近年塑料原料涨价对该市场起到了巨大推动作用，废弃塑 料价格有很大增幅，较为纯净的PE PP回收料价格最高达6000多元，几乎接近未涨价前原料的价位。 另一方面， 据有关人士讲， 大城市垃圾中除了一次性塑料袋和快餐盒外， 几乎找不到塑料制品的影子。 这表明废弃塑料的回收程度很高。但是不能否认，如果一些废弃塑料进入食品包装领域是不合适的， 应该严格禁止，这个问题应引起社会各界的高度

24、重视。6.2 塑料制品与环境保护的和谐发展塑料制品加工相对容易、耗能少、大部分制品可回收再利用，产品优点很多，应用范围广，是值 得推广使用的产品。有的产品替代了传统产品，为保护环境做出重大贡献，如合成革/人造革代替真皮革，真皮制革对环境有较大污染，而合成革 / 人造革生产过程对环境的破坏就相对很小。又如防渗 材料，在垃圾场建设上防止环境污染立了大功， 塑料制品对减少人类对环境的破坏和降低能源消耗方 面做出了贡献。这是社会进步的结果，当然不正当的使用、过度的使用和不科学的应用，塑料制品也 会对环境造成危害， 对此我们应研究并防止其发生， 使塑料制品为环境保护和节约能源起到积极作用。 目前，废弃塑料回收利用存在的问题主要有 :人们环保意识不强 ; 对