高分子材料废物处理-02循环原理
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二、高分子材料的循环利用原理
途径1——物理循环
材料循环(Material recycling )，又称物理循环(Physical recycling)：废旧材料的再加工。
途径2—化学循环(CHEMICAL RECYCLING)。
化学循环——高分子材料可通过高分子解聚反应、高分 子裂解反应、高分子加氢裂解、高分子汽化等方法加以 利用。高分子经解聚可获得单体及低聚物。可用于高分 子材料的再生产。
聚碳酸酯加入稳定剂后有良好的耐候性，可制造制汽车 或飞机的挡风玻璃，即使在室外暴露也能保持高的机械 性能。
原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在 热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工 过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更 加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中 要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生；最后制品的 使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应 力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。
(2)聚苯乙烯
聚苯乙烯的热分解会释放出单体苯乙烯， 符合解聚机理。 ＰＭＭＡ与ＰＳwk.baidu.com似。
（3）脂肪族聚酰胺
300℃降解，存在许多裂解产物，有烃、环戊酮、二 氧化碳、一氧化碳、氨气、水等大量产物。
裂解过程有键C—N、C—C、C—H的断裂，也有水解反 应发生，降解机理涉及聚合物链上几种键的无规断裂 和酰胺键的水解。
化学循环的方法有水解、醇解、热裂解、加氢裂解、催 化裂解等。
如：PMMA、PET、PE(汽油等)。
途径3——能量回收
1、物理循环
当高分子材料进行循环时，需考虑两方面: 材料本身的降解性，如生物降解高分子不适合再循环; 在加工过程和使用过程中环境引起的老化程度。塑料的
老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、 机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和 腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同 时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生， 一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。
发生交联。 双键存在使材料变色。
（5）ＰＣ
广泛交联，形成碳化物。 反应初期：存在酯交换，水解，脱羧反应。 反应后期：分子结构重排后，形成芳香醚结构或
交联。 对水非常敏感，加热就水解。
4.2.1.2 大气老化或降解 （1）、高分子材料的风蚀及影响因素 不同的聚合物具有不同的最大损坏波长（最大活化波
如醉、醛、酸等物质。 高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自
由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的 特点是在此过程，有含氧自由基的参与。
湿气的作用
湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对 缩聚形成的高分子如PET,聚酰胺、聚碳酸酯等。
水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适 当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树 脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使 用要求。
工业空气污染，包括NO2,SO2和臭氧影响聚合物的老 化性能，聚合物在NO2,SO2下各种性能的变化，粘度 和交联度发生变化。
紫外光和氧的存在有时更进一步加重高分子的损坏。 臭氧对饱和聚合物(如聚烯烃)是不反应的，但能提高 氧化速度。
(2)、高分子材料的耐气候性
高分子材料的耐气候性与聚合物类型、稳定剂、紫外 光掩蔽添加剂、地点、时间等有关。适当选择树脂用 于特殊场合，可以延长使用寿命，并可以循环利用， 减少塑料废物等。
一些聚合物的热老化 （1）聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200-290℃会发生交联和链
剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。 交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交
联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚 乙烯易发生交联反应。 支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下， 支化聚烯烃也比线型聚烯烃更易氧化。 聚烯烃氧化后性能显著降低。
长）。
太阳光中短波的强度与一年中的时间、所处的纬度、 一天中的时间、高度、当地气候条件等有关，聚合物 的辐射降解或损坏程度与上述条件有关。
温度对聚合物在外界条件下的降解有重要的影响，主 要会影响化学反应一方面加速UV光的破坏作用。另一 方面温度升到一定程度，聚合物会发生热氧化降解反 应。
水也是影响高分子材料老化的一个重要因素。
热老化
一、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热
老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解； 热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。
交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚 合物结构中引入微凝胶。
热氧化降解
热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。 氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，
水主要是以雨和露的形式出现在材料表面，水携带氧 与材料表面接触，促进材料表面氧化反应，使材料损 坏。当材料有裂纹时，水在裂纹里的凝结促使应力产 生，进一步损坏高分子材料。
在高分子光降解时水的存在会影响自由基活性(通常活 性减少)。
大气的污染包括气体和粒子
通常粒子的存在减少太阳辐射的强度，然而大风携带 的粒子会损坏高分子的表面。
聚烯烃没有良好的耐候性，LDPE在暴露在热气候下 数月，其拉伸强度仅保留其初始值34%。HDPE也有 类似的情况。若在聚烯烃中加入1%炭黑和0.1%抗氧剂， 其性能可以大大改变。
聚苯乙烯不是非常耐候的，在室外PS变黄严重，失去韧 性，出现银纹，拉伸强度也大大降低。橡胶改性的PS,其 性能改变更快，可能是橡胶氧化的缘故。ABS耐候性较 好，有可能是材料不透明，屏蔽UV射线。
因此，聚酰胺的再加工对裂解反应是相当敏感的，尤 其存在杂质情况下更为敏感，回收利用时须注意。
（4）聚对苯二甲酸乙二醇酯
分解产物：二氧化碳、一氧化碳、乙醛、对苯二甲酸、 水。
无规裂解历程，裂解发生在酯键，氧会加速降解，故 也存在自由基机理。
（3）PVC 升温160℃脱去氯化氢，形成不饱和双键或
途径1——物理循环
材料循环(Material recycling )，又称物理循环(Physical recycling)：废旧材料的再加工。
途径2—化学循环(CHEMICAL RECYCLING)。
化学循环——高分子材料可通过高分子解聚反应、高分 子裂解反应、高分子加氢裂解、高分子汽化等方法加以 利用。高分子经解聚可获得单体及低聚物。可用于高分 子材料的再生产。
聚碳酸酯加入稳定剂后有良好的耐候性，可制造制汽车 或飞机的挡风玻璃，即使在室外暴露也能保持高的机械 性能。
原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在 热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工 过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更 加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中 要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生；最后制品的 使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应 力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。
(2)聚苯乙烯
聚苯乙烯的热分解会释放出单体苯乙烯， 符合解聚机理。 ＰＭＭＡ与ＰＳwk.baidu.com似。
（3）脂肪族聚酰胺
300℃降解，存在许多裂解产物，有烃、环戊酮、二 氧化碳、一氧化碳、氨气、水等大量产物。
裂解过程有键C—N、C—C、C—H的断裂，也有水解反 应发生，降解机理涉及聚合物链上几种键的无规断裂 和酰胺键的水解。
化学循环的方法有水解、醇解、热裂解、加氢裂解、催 化裂解等。
如：PMMA、PET、PE(汽油等)。
途径3——能量回收
1、物理循环
当高分子材料进行循环时，需考虑两方面: 材料本身的降解性，如生物降解高分子不适合再循环; 在加工过程和使用过程中环境引起的老化程度。塑料的
老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、 机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和 腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同 时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生， 一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。
发生交联。 双键存在使材料变色。
（5）ＰＣ
广泛交联，形成碳化物。 反应初期：存在酯交换，水解，脱羧反应。 反应后期：分子结构重排后，形成芳香醚结构或
交联。 对水非常敏感，加热就水解。
4.2.1.2 大气老化或降解 （1）、高分子材料的风蚀及影响因素 不同的聚合物具有不同的最大损坏波长（最大活化波
如醉、醛、酸等物质。 高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自
由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的 特点是在此过程，有含氧自由基的参与。
湿气的作用
湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对 缩聚形成的高分子如PET,聚酰胺、聚碳酸酯等。
水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适 当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树 脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使 用要求。
工业空气污染，包括NO2,SO2和臭氧影响聚合物的老 化性能，聚合物在NO2,SO2下各种性能的变化，粘度 和交联度发生变化。
紫外光和氧的存在有时更进一步加重高分子的损坏。 臭氧对饱和聚合物(如聚烯烃)是不反应的，但能提高 氧化速度。
(2)、高分子材料的耐气候性
高分子材料的耐气候性与聚合物类型、稳定剂、紫外 光掩蔽添加剂、地点、时间等有关。适当选择树脂用 于特殊场合，可以延长使用寿命，并可以循环利用， 减少塑料废物等。
一些聚合物的热老化 （1）聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200-290℃会发生交联和链
剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。 交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交
联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚 乙烯易发生交联反应。 支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下， 支化聚烯烃也比线型聚烯烃更易氧化。 聚烯烃氧化后性能显著降低。
长）。
太阳光中短波的强度与一年中的时间、所处的纬度、 一天中的时间、高度、当地气候条件等有关，聚合物 的辐射降解或损坏程度与上述条件有关。
温度对聚合物在外界条件下的降解有重要的影响，主 要会影响化学反应一方面加速UV光的破坏作用。另一 方面温度升到一定程度，聚合物会发生热氧化降解反 应。
水也是影响高分子材料老化的一个重要因素。
热老化
一、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热
老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解； 热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。
交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚 合物结构中引入微凝胶。
热氧化降解
热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。 氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，
水主要是以雨和露的形式出现在材料表面，水携带氧 与材料表面接触，促进材料表面氧化反应，使材料损 坏。当材料有裂纹时，水在裂纹里的凝结促使应力产 生，进一步损坏高分子材料。
在高分子光降解时水的存在会影响自由基活性(通常活 性减少)。
大气的污染包括气体和粒子
通常粒子的存在减少太阳辐射的强度，然而大风携带 的粒子会损坏高分子的表面。
聚烯烃没有良好的耐候性，LDPE在暴露在热气候下 数月，其拉伸强度仅保留其初始值34%。HDPE也有 类似的情况。若在聚烯烃中加入1%炭黑和0.1%抗氧剂， 其性能可以大大改变。
聚苯乙烯不是非常耐候的，在室外PS变黄严重，失去韧 性，出现银纹，拉伸强度也大大降低。橡胶改性的PS,其 性能改变更快，可能是橡胶氧化的缘故。ABS耐候性较 好，有可能是材料不透明，屏蔽UV射线。
因此，聚酰胺的再加工对裂解反应是相当敏感的，尤 其存在杂质情况下更为敏感，回收利用时须注意。
（4）聚对苯二甲酸乙二醇酯
分解产物：二氧化碳、一氧化碳、乙醛、对苯二甲酸、 水。
无规裂解历程，裂解发生在酯键，氧会加速降解，故 也存在自由基机理。
（3）PVC 升温160℃脱去氯化氢，形成不饱和双键或