废旧手机塑料外壳的再利用

废旧手机塑料外壳的再利用

作者：王会娟孙可伟

来源：《科教导刊》2010年第06期

摘要手机作为一种消费类电子产品,其更新换代速度作常快,量估计每年2000万t以上,以普通手机外壳每部重量10g计算,那么我国每年由淘汰手机所形成的废旧塑料就达200t左右,作为电子废弃物的一部分,一般采取填埋或燃烧的方式,不仅对环境造成了极大破坏,同时也浪费了有效的再生资源。目前我国手机外壳常用塑料主要成分是聚碳酸酯(PC),PC是一种性能优异的热塑性工程塑料,随着我国对PC需求的大幅度增加和生产成本的提高,废旧手机塑料外壳的再生利用成为新的热点。PC再生性能指标和再生利用成为研究的关注点,本文对手机外壳塑料进行再生利用,对注塑样品进行了力学性能测试分析。

关键词废旧手机塑料外壳再生热塑性工程材料

中图分类号:X7文献标识码:A

1 废塑料再利用的概述

随着塑料需求的增加和产品成本的增加,废塑料的再利用就成为研究的热点。

废塑料的再生利用可分为直接再生利用和改性再生利用两大类。直接再生利用是指将回收的废旧塑料制品只是经过简单的分类、清洗、粉碎、造粒后直接再加工成型。改性再生利用是指将再生料通过物理或化学方法改变其性能(如复合、增强、接枝)后再加工成型。经过改性的再生塑料达到我们所需要求,可再加工制作成档次较高的塑料制品。

由于直接再生利用存在许多的缺陷,一些原有较好的性能也在使用中有所降低,为了提高废旧塑料再生料的基本力学性能,可以采取各种改性方法对废旧塑料进行改性以达到或超过原塑料制品的性能。为了更好的研究改性的方法,改性前的性能的实验分析就尤为重要。

2 实验

2.1 实验概述

将经过回收处理的手机外壳粉碎料经过干燥处理后直接进行注射成型,调整注射工艺,得到不同的再生塑料样品,通过对其力学性能测试结果的比较分析,可以得到手机外壳回收料的最佳注射成型工艺。实验流程如图1所示。

为使废旧手机塑料外壳回收料加工成型,提高再生产品的性能,必须先对手机外壳进行预处理。有图1可知,预处理工艺主要包括分拣、去除涂层和杂质、粉碎和干燥四个步骤,最后注射成型。

(1)分拣。为保证废旧塑料得到有效的利用,最好把各种回收料进行细化和分离,实行单一材料的循环利用,主要原因是:①多种聚合物的相容性不能很好地解决;②多种聚合物混杂会导致再生品的性能变差,不能使某些性能优异的塑料得到有效的利用。同时各种手机制造水平参差不齐,为了得到性能较好的再生制品,对于颜色混杂的手机外壳,应先按颜色、材质和是否带金属质进行分拣提纯。

(2)去除杂质。手机外壳上较容易去除的金属嵌件、纸质标签和黏胶等可采用手工方法直接去除。对于难以去除的表面涂层,可以采取水解法、化学剥离法、熔融过滤法、湿法旋风分离等,但这些方法工艺复杂,成本高,同时可能造成二次污染,影响再生制品的性能。

(3)粉碎。广义的粉碎是指从外部对物体施以压(压缩)、打(打击)、切(切割、剪切)、摩擦等力,是物体破碎、尺寸变小等操作的总称。但是,同一类型的粉碎机,由于设备原因和粉碎物的不同,也使粉碎产物的粗细各异,因此明确区分各种概念是困难的.可以根据生产要求选择合适的粒度大小。

(4)干燥。由于聚合物加工常常是在高温和应力作用下进行的。高温作用时,由于水分子存在将导致分子量降低。轻度的降解会使聚合物带色,进一步降解会使聚合物分解出低分子物质、分子量(或粘度)降低,从而降低制品的各项性能。严重的降解则会使聚合物焦化变黑,产生大量的分解物质,甚至分解产物连同未完全分解的聚合物会从加热料筒中猛烈喷出,使加工过程不能顺利进行,因此必须先对手机塑料粉碎料进行干燥,除去其中的水分。

废塑料的再生过程中,由于在使用和回收过程中,不可避免的存在着一些污染物,及其杂质,直接影响着再生成产品的使用性能,同时也影响粉碎的效果,所以在去除杂质和涂层就尤为重要。

2.2 再生样品性能测试

注塑制品外观和制品的力学性能都受工艺条件的影响,不同的工艺条件对制品力学性能的影响程度,(下转第91页)(上接第89页)为了便于比较分析,下面从理论和实际回收料的力学性能进行实验分析。

首先选取先以蓝色无涂层粉碎料实验原料进行注射工艺的研究。

表1 手机外壳回收料与原料力学性能

Mechanical properties of recycled PC shells and PC virgin materia

由表1中可以看到:回收料的拉伸强度和最大负荷下(未压断)的弯曲强度都比原生料得到明显的提高,这可能是由于手机外壳所用的PC塑料本身强度较高,二次加工工艺条件的影响,同时回收料中本身含有一些未去除干净杂质(如表面油漆金属元件等),使其得到强化。

综上分析可知:造成回收料韧性下降的最主要原因是涂层、背胶和纸质标签、泥土等其它杂质的混入,因此,要获得高性能的再生制品,除了工艺条件的优化外,还要对回收料进行精确的筛分,以便得到较高纯度的回收料。

2.3 不同外壳涂层的分析

由于影响回收料性能的主要原因是手机外壳涂层,下面就外壳涂层与Pc原生料进行实验研究。

表2外壳再生样品与Pc原生料的力学性能

Mechanical properties of recycled PC specimens

由表2比较分析可知:三种再生样品的拉伸强度值较为接近,但都低于原生料的强度值,无涂层外壳再生样品延长率低于原生料的最小值,浅色带涂层外壳再生样品断裂伸长率为无涂层样品的62%左右,而弯曲强度却明显高于原生料,冲击韧性与原生料大致相同;随着涂层颜色的加深,冲击韧性降低幅度加大,浅色外壳缺口冲击韧性与无涂层外壳相差不多:深色带涂层外壳再生样品的断裂伸长率和缺口冲击韧性只达到无涂层外壳的50%左右。

3 总结

与原材料相比较,回收材料拉伸强度和弯曲强度增加,延伸率和缺口冲击韧性降低。要想得到理想的回收料性能,在提高回收纯度的同时,也要考虑加入其它增塑剂等等,以达到所需性能。

4 结束语

随着手机等电子产品的淘汰率的快速提高,手机塑料外壳再利用越来越受到人们的重视,在人们致力于解决“电子垃圾”的同时,更加重视废旧塑料的综合利用技术的研究,根据“减量化、无害化、资源化”的原则,回收再生资源,变废为宝,达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。

参考文献

[1]常静.废旧手机的回收利用及资源化管理对策.再生资源研究,2006.1:27.