废塑料的回收和再生利用

废塑料的回收和再生利用

熔融再生和改性再生两类。

(1)熔融再生

该法是将废塑料加热熔融后重新塑化。根据原料性质，可分为简单再生和复合再生两种。简单再生已被广泛采用，主要回收树脂生产厂和塑料制品厂生产过程中产生的边角废料，也可以包括那些易于清洗、挑选的一次性使用废弃品。这部分废旧料的特点是比较干净、成分比较单一，采用简单的工艺和装备即可得到性质良好的再生塑料，其性能与新料相差不多。现在塑料废弃物品约有20％采用这种回收利用方法，现阶段大多数塑料回收厂是属于这一类的。

复合再生所用的废塑料是从不同渠道收集到的，杂质较多，具有多样化、混杂性、污脏等特点。由于各种塑料的物化特性差异及不相容性，它们的混合物不适合直接加工，在再生之前必须进行不同种类的分离，因此回收再生工艺比较繁杂，国际上已采用的先进的分离设备可以系统地分选出不同的材料，但设备一次性投资较高。一般来说，复合再生塑料的性质不稳定，易变脆，故常被用来制备较低档次的产品，如建筑填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨衣及器械的包装材料等。

目前，我国大连、成都、重庆、郑州、沈阳、青岛、株洲、邯郸、保定、张家口、桂林以及北京、上海等地分别由日本、德国引进20多套(台)熔融法再生加工利用废塑料的装置，主要用于生产建材、再生塑料制品、土木材料、涂料、塑料填充剂等。

(2)改性再生

是指通过化学或机械方法对废塑料进行改性。改性后的再生制品力学性能得到改善，可以做档次较高的制品。

日本宝冢市工业技术研究开发试验所发明了一种方法，可将废纸和废聚乙烯加工成合成木材，这种合成木材可以和天然木材一样加工，质地也和天然木材一样好。澳大利亚克莱顿聚合物合作研究中心研究出一种用聚乙烯薄膜边角料和废纸纤维生产建筑业用木材替代物的生产工艺，该加工过程系在一台双螺杆挤出机内进行，工艺温度低于200℃，能避免纤维的降解。用该方法生产的新闻纸／聚乙烯复合材料的外观、密度和机械性能与硬纤维板相似，可用标准工具进行切割、成型，在钉钉子时的防裂性也很好，防水性能比硬纤维板要好。西堀贞夫的“爱因木”技术以干态研磨清洗达到塑料废弃物再资源化，使用再生原料PE、PP、PVC、ABS等混合废弃木屑，生产木屑含量超过50％以上的新型木板。爱因木技术的问世引起了世界各国，特别是发达国家的关注并产生了强烈反响。

在化学添加剂方面，汽巴—嘉基公司生产出一种含抗氧剂、共稳定剂和其他活性、非活性添加剂的混合

助剂，可使回收材料性能基本恢复到原有水平；荷兰也有人开发出一种新型化学增容剂，能将包含不同聚合物的回收塑料键合在一起。美国报道采用固体剪切粉碎工艺(Solid State Shear Pulverization，S3P)进行机械加工，无需加热和熔融便可对树脂进行分子水平上的剪切，形成互容的共混物，共混物大部分由HDPE和LLDPE组成，极限拉伸强度和挠曲模量可与HDPE和LLDPE纯料相媲美。近两年出现的固相剪切挤出法、反应性共混法、多层夹心注塑技术以及反应挤塑法则使一些难以回收的废塑料的再生利用成为可能。

(3)木粉填充改性废塑料

木粉填充改性废塑料是一种全新的绿色环保塑木材料，其加工方法也是物理改性再生方法。由于近几年来国内外对该方面的研究较多，发展较快，并且已有商品化产品出现，塑木材料及其相关技术的发展已成为一种趋势

木粉与废旧塑料复合材料的开发与研究不但可以提供充分利用自然资源的机会，而且也可以减轻由于废旧塑料而引起的环境污染，因此，这种木塑复合材料是一种节约能源、保护环境的绿色环保材料。其应用范围很广，主要应用在建材、汽车工业、货物的包装运输、装饰材料及日常生活用具等方面，有广阔的发展前景。从国内外专利调研中也可看出这点。木粉作为塑料的一种有机填料，具有许多其他的无机填料所无法比拟的优良性能：来源广泛、价格低廉、密度低、绝缘性好、对加工设备磨损小。但它并没有像无机填料那样得到广泛应用，原因主要有以下两点，与基体树脂的相容性差；在熔融的热塑性塑料中分散效果差，造成流动性差和挤出成型、加工困难。

①木粉的处理木纤维材料优选为炊木材料，如白杨木、雪松锯屑等，这种木纤维有规则的形状和纵横比，使用前需经处理干净，尽量干燥，然后加工成类似锯屑规格的木粉。各专利对木粉的规格、大小都作了相应规定：长度优选为1—10mm，厚度0．3—1．5mm，纵横比2．5—6．0，吸湿率小于12％(按重量计)。

②对塑木复合物的加工要求复合物颗粒挤出成材时，若采用的是无通风设备的挤出工艺，颗粒应尽可能干燥，含水量应在0．01％～5％(质量分数)之间，最好小于3．5％。有通风设备的，含水量小于8％是可以接受的。否则，挤出材料会产生裂纹或其他表面缺陷。

对复合物颗粒的截面形状作了研究，认为有规则几何形状的截面更有利，包括三角形、正方形、矩形、六边形、椭圆形、圆形等’，优选为有近似圆形或椭圆截面的规则圆柱体。

在挤出工艺中木纤维更宜沿挤出方向取向，这种定向能使相邻平行的木纤维

与包覆在定向木纤维上的高分子相互交叠，从而能改善材料的物理性能。通常取向度为20％，优选30％。这种结构的材料有着充分增强的强度、拉伸模量，适宜于制作门窗。

研究了木粉与废塑料的混合比例，优选条件为塑料45％(质量分数，后同)、木粉55％，还发现从塑料40％、木纤维60％到塑料60％、木纤维40％的混合比例都可生产合用的产品。混合物组分的选定视终产品的特性、塑料和木纤维的类型而定。

③相容性的改善由于木粉中主要成分是纤维素，纤维素中含有大量的羟基，这些羟基形成分子间氢键或分子内氢键，使木粉具有吸水性，吸湿率可达8％一12％，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘结力很小。使用适当的添加剂改性聚合物和木粉的表面，可以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力，改性的木粉填料具有增强的性质，能够很好地传递填料与树脂之间的应力，从而达到增强复合材料强度的作用。因此，要得到性能优良、符合条件的塑木复合材料，首先要解决的问题是相容性的问题。·

相容性问题主要依靠加入各种添加剂解决。

偶联剂法：偶联剂可以提高无机填料及无机纤维与基体树脂之间的相容性，同时也可改善木粉与聚合物之间的界面状况。硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂是应用最广泛的两类偶联剂，实验表明，这两种偶联剂都能改善填料与树脂的相容性。

相容剂法：加入相容剂法是最简单而且很有效的方法。据报道，合适的相容剂有马来酸酐等接枝的植物纤维或马来酸酐改性的聚烯烃树脂、丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物。这些相容剂中大部分含有羟基或酐基，能够与木粉中的羟基发生酯化反应，降低木粉的极性和吸湿性，故与树脂有很好的相容性。

④添加剂的用量对复合材料性能的影响偶联剂的用量与填料的活化效果并非成正比关系，当添加剂含量为1％时，材料的拉伸强度和拉伸模量最好，随着添加剂用量的增加，材料的性能反而下降。因此添加剂的用量不能太多，否则，既影响性能，又造成不必要的浪费。

⑤流动性能的改善对于挤出成型加工来说，要求所加工的物料有一定的流动性。大多数情况下填充塑料都需要经过熔融、受力、变形后，经冷却定型制成各种制品，因此木粉填料的加人对熔体流变性能的影响是必须加以研究的。其中最重要的是对熔体粘度的影响。

随着木粉含量的增加，聚合物熔体粘度升高，这与木粉在基体树脂中的分散状况有关。木粉颗粒在基体中是以某种聚集状态的形式存在，呈聚集态的木粉对

填充体系流动性能的影响是不利的，可加入适量的硬脂酸来降低木粉颗粒的集聚数量，改善成团现象，使其在基体树脂中充分分散。此外，木塑复合材料在熔融状态时属于假塑性流体，随着剪切速率的增加，表观粘度下降。所以为了使填充体系具有良好的加工流动性能，应当尽可能采用较高的剪切应力，以降低填充体系的剪切粘度，使之适合于挤出成型加工。

⑥加工条件的改善挤出成型、热压成型、注射成型是加工塑木复合材料的主要成型方法。由于挤出成型加工周期短、效率高、成型工艺简单，因此挤出成型方法是一种较佳的选择方案。

单螺杆挤出机可完成物料的塑化和输送任务。由于木粉的填充使聚合物熔体粘度增大，增加了挤出难度，所以，用于木粉填充改性的单螺杆挤出机必须采用特殊设计的螺杆，螺杆应具有较强的混炼塑化能力。

由于木粉结构蓬松，不易对挤出机螺杆喂料，在挤出之前应对物料进行混炼制粒。由于木粉具有吸水性，制粒前应对木粉进行干燥处理，干燥温度为150℃左右，时间以3h