废旧塑料的粉碎研究

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冲击性能是难以准确表征的力学参量之一 因此 对这方面 的研究还处于发展阶段 影响冲击性能的因素很多很复杂 聚合物材料冲击试验 的结果表明 影响聚合物材料冲击性能的主要因素有 材料本 身的特性和粉碎条件 材料缺陷和应力集中因子 温度 冲击 速度等 脆性断裂是在弹性负载下得到的 裂纹尖上不存在塑性 带对塑化能量吸收 塑 性断裂材料易于达到屈服点 存在塑 性带 有塑性变形和能量储存 要促使脆性断裂需从约束塑 性考虑采取措施 冲击载荷下塑料聚合物的断裂形式大致有颈缩断裂 没 有屈服点或弱屈服现象的简单断裂和脆性断裂三种类型 应用粘弹性理论和试验 研究热塑性塑料在低温和高速 形变下的脆化 断裂应变和应力 最小断裂吸收能和脆性断裂 的临界值 可用来揭示其冲击断裂机理 一 在蠕变和 由高分子量聚甲基丙稀酸甲醋 拉伸试验中 可得到下述断裂中的重要的临界特性 高速 时 材料进入 了脆化范围 而且 断裂时间 断裂伸长率汇集在较小范围 存在无屈服点的塑性断裂到脆性断裂的转化条件 线为可见银纹的临界线 在一 定应力作用下的较 慢变形时 在较小应变下就能见到银纹 但断裂时间 在 以下 没有银纹出现就断裂了 为线性的粘弹性临界线 在高速变形的脆化范 。 围里 该 值有上升趋势 韧性和脆性随着加载速率的不同而转变 当加载速率增 加时 韧性断裂可以转变为脆性断裂 也就是说裂纹不是沿 薄弱 即晶粒边缘 结构发展 而是穿晶而过 这是由于开裂 速度很大 在裂纹尖端的温度场使晶粒的屈服强度降低 反 之 当加载速率减小时 脆性断裂同样可以转变为韧性断裂 忱 等 已证实 人 颗粒在几次冲击后发生脆性断 而 要多次冲击发生塑性断裂 冲击式粉碎机与其 裂 需 它粉磨技术相比较 由于它施力迅速 物料变形小且具有较高 的应力集中 即高速冲击产生较高的应力和较小的变形 可以 粉碎塑料等软质物料 冲击载荷条件下 聚合物的变形机理 有着明显 的区别 石 助 认为 抗拉强度是颗粒 断裂的决定性因素 则表明 冲击和压缩实际上是相同的施力模式 只是施力速度 不同 的报告认 为 冲击的变形机 理 是 弹性压 缩和 和 或 塑性变形 ’ 等人证 实 在冲击粉磨条件下 温度对粉碎的影响 冲击粉磨 发生塑性断裂 并指出了 显示出脆一 塑转换 在较低温度下为 条件下 在 ℃时 脆性模式 而 在 ℃以上 时为塑性断裂 但在 ℃时脆 性和塑性断裂都会发生 总之 粘弹性的高分子材料的破坏形式受载荷类型 温度 和应变速率等综合影响 须用具体条件下的实验来判别 以 上研究主要从断裂力学的角度对粉碎的微观力学机理 进行分 析 尚未考虑顺粒在疲劳作用下的破坏机理 和粉碎后粒间的 相互 作用 这有待于今后进一 步研究
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粉碎机理的研究
塑料的粉碎过程是塑料断裂的概率过程 如何使得塑料 聚合物变得容易粉碎 必须考虑其断裂的有关特性 以及影响 材料断裂的各种因素 如施力的方式 类型 速率的大小 环 境的影响等等 鳖料属于粘弹性材料 它既有刚性固体的弹性 又有粘性 液体在外力作用下不可逆的流动性 具有粘弹性的高分子材 料宏观 的破坏 可分为脆性断裂和塑性断裂 蠕变断裂是在 应力作用下随着时间推延 过度的应变所引起的 材料内不 均匀质点和细微裂纹 由于 能量积聚使裂纹不断扩展 裂纹 的存在 会增加蟠变和应力松弛的速率 是破坏的内在因素 银纹化和裂纹化结果 使应力更集中 使部分分子链滑动或断 裂 拉伸蠕变因此 比压缩蟠变更大些快些 充填有低相对分 子质量聚合物或矿物油的材料 或侵入液体中 所有使裂纹产 生和扩展的因素都会加速粘弹性材料的蠕变和应力松弛 粘弹性材料力学性能主要取决于温度和应变速率 温度 会影响固态聚合物的断裂形式 在低温 时呈脆性断裂的材 料 在较高温度下 可观察到屈服颈缩现象 属于塑性断裂 但 一 当温度更高时 会出现较稳 断裂伸长率不超过 定的颈缩和冷拉现象 有高的伸长率 在很高的温度下 聚合 物呈高弹态像橡胶 一 样被延伸 与冲击断裂的瞬时性不同 以上 总趋 势是应变速率加快 持久载荷的断裂过程 在 会使材料呈 脆性 粉碎这类材料时 应利用这一 特性 如利 用高速冲击式粉碎方式来粉碎 冲击载荷下高聚物的断裂机理是复杂的 冲击强度是评 价材料抵抗冲击的能力 或判断材料脆性或韧性的程度 抗
第
卷增刊 年 月
一
有 色 矿
一
冶
曰绷以 创阳
文章编号
劝一
一
塑 的 碎 废旧 料 粉 研究
马正 先
辽 宁工程 技术大学 辽 宁 阜新
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摘
要 阐述 了废 旧 塑 料粉碎 再 利 用所 具有的 目的和 惫义 对塑 料的基 本特性和 塑 料粉碎 的断裂 机 理 及 力学 行为进 行 了理 论研究 简要 介 绍了几 种典型 粉碎设备 的 结构 原 理 特点 应 用 及 粉碎 设 备 的选 择原则 希望 能对塑 料粉碎的研究起到一 定的积 极作 用
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塑料的基本特性
材料的基本力学性能是反映材料在外力作用下变形 流 动和破坏行为的性能 通常研究和表征这种性能 总是利用 下述两种参量 反映材料变形的量 常用刚度 模量 或由模量决定 的柔度 泊松比表示 反映材料破坏过程的量 常用强度 其中包括材料破 一 坏时的力和能量来表示 然而 应力 应变曲线是综合反映 一 材料的模量和强度这些性能的 因而应力 应变行为是材料 的最重要最基本的机械力学行为 一 此 与 曾将各种高聚物的应力 应变曲线分 成五大类 如图 所示 软而硬 这类材料具有低的模量 低的抗张强度和仅 为中 的断裂伸长 它们是柔软高聚物凝胶和 干酪状 材料 等 的表征 在塑料中无多大意义 如图 硬而脆 这类材料具有高的模量和相当大的抗张强 以下 而无任何屈 度 但是它们在小的伸长下就会断裂 服点 普通有机玻璃 聚苯乙烯和酚醛 脉醛 三 聚氰氨甲醛 等热固性模塑料属于这一 类 如图 硬而强 这类材料具有高模量 高的抗张强度 断裂 一 通 常从这些材料的应力 一 应变曲线 时的伸长为 某些配方 的 来看 似乎在接近屈服点处发生断裂 共混 塑料 芳香尼龙及不熔性聚酞亚胺等多数的刚硬而耐 硬 高温塑料 大部分的长玻璃纤热固性塑料都属于这一 类 如图
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收稿
期
一
一
作者 简介 马 正 先
一
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男 副教授
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增刊
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马正 先 等 废 旧 塑 料的粉碎研究
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关键词 塑 料 粉碎 粒度 粉碎设 备 机 理
中图分 类号
文献标识码
塑料粉碎的目的与意义
随着塑料获得更广泛的应用 废旧塑料制品或塑料垃圾 也大大地增长起来 对环境的污染 日趋严重 比如 废弃的农 地膜散于土壤中 造成土质恶化 抛入海洋中的废塑料污染海 洋 毒害海洋生物等等 废旧塑料造成的污染间题 已成为全 球性问题 它破坏了人类生存的环境 废旧塑料的主要来源有 树脂生产厂一 一 树脂生产过程中产生的废品和附产 物 如反应釜中形成的附壁料 无规聚丙稀等等 塑料成型加工 厂一 一 塑料成型加工 中 生的废品及 产 边角料 如料把 飞边等等 工 社会上 的废弃塑料一 一 这部分塑料来自 业 农业 商业 家庭等各个领域使用过的废弃物 如废弃的农膜 包装 膜 包装用瓶 汽车配件等等 废弃塑料不仅污染环境 也是对资探的浪费 使用过一 次的塑料中 大部分仍具有很高的利用价值 将具有很高价 值的塑料仍掉 就不单纯是污染环境的问题 了 废旧塑料要 作为一 种能源来开发利用 综上所述 废弃塑料的回收利用价值是显而易见的 目 前 废弃塑料的回收处理方法主要有 掩埋或往海里倾倒 此法虽简单 但容易造成二 次污 染 焚烧处理 塑料焚烧时能释放出大量的热量 如聚乙 日 吨 聚抓乙烯的热值为 烯和聚苯乙烯的热值为 时 通过焚烧可以利用热能 同时减少废弃物的体积 但在焚烧时会产生出许多有害气体 如 嫩烧时会产生氯 残留重金属 因此它 化氢 氰和 等有害气体 而且灰分中 不是一 种任何条件下都适合的处理方法 热分解处理 该方法是将废旧塑料加热分解成油或 或作为能源使用 或再用化工方法加以分离成石油化工产 气 品加以利用 熔融再生处理 该方法是将废弃塑料进行分选 破 碎 清洗 经熔融塑化加工 成塑料制品 对于上述废旧塑料来 源的前两种废料 可以利用此法生产出质量较好的各种制品 但对于来自 会上使用过 的废旧塑料分选清洗较麻烦 所需 社 费用较高 一 般用于制作粗低档产品 复合再生利用 该方法是将废旧塑料 如 发泡制 品 泡沫等破碎成一 定粒度的碎块 然后与溶剂 胶粘剂 等混合 制作轻型板及衬垫等 在上述 回收处理 方法 中 可避免污染或便于再生利用的
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