目前,全球塑料的生产仍以较快速度发展,与此同时塑料给环境造成的负面影响也日益加重。为解决塑料发展引发的环境问题,目前许多国家提出以减量(包括节约原材料和减少废弃塑料产生量)为首选战略,以循环再利用、回收利用为重点,以降解作为回收的补充等原则和战略措施,正在推动着塑料与环境协调发展。
废旧塑料的回收利用一直以来是人们关注的话题,其能够将工业垃圾变成有价值的工业生产原料,实现资源再生循环利用,具有不可忽略的重大意义。废旧塑料的回收利用技术主要可分为三类,即回收再生利用技术、化学裂解回收技术以及焚烧回收能源技术,其中回收再生利用技术是指将回收的塑料制品经鉴别、分类、清洗、破碎或溶解、熔融后,直接加工成型,或者经过机械共混或化学改性后,再加工成型。
塑料废弃物的分选
塑料的品种较多,它们的生产原料不同,各种塑料的物理化学特性也有一定差异,再加上不同塑料之间的不相容性,使直接回收后的混合物的加工性能受到较大影响。
为了提高回收产品的利用价值,一般先将收集的废旧塑料分类筛选,然后根据不同材料和不同要求,采用不同的回收利用技术加以处理。传统的分选方式包括人工分拣、密度分拣、风选等;现代分选方法包括颜色分选、近红外光谱(NIR)分选等。通过对废弃塑料进行分类处理,更有利于之后的再生利用。
塑料废弃物的回收再生利用
废旧塑料的回收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经过分类、清洗、破碎、造粒后直接加工成型。改性再生利用是指 将再生料通过物理或化学方法改性后(如增韧、増强、接枝)再加工成型。经过改性的再生塑料,其力学性能得到改善或提高,可用于制作档次较高的塑料制品。
直接再生利用
废旧塑料的直接再生利用是不需要进行各种改性,而直接将废旧塑料经过清洗,塑化造粒或加工成有用的制品,这种直接再生利用的方法已经广泛应用于农业、渔业、建筑业、工业和日用品等领域。在中国目前的废旧塑料回收水平下,废旧塑料的直接再生利用仍然具有一定的前景。
改性再生利用
为了改善废旧塑料再生料的力学性能,满足塑料制品的品质要求,可以采用各种改性方法对废旧塑料进行改性。改性利用的方法主要包括塑料合金化、填充改性以及交联改性等。对废旧塑料的改性再生利用非常有发展前景,受到越来越多的企业重视,已全力开展这方面的研究以及生产工作。
塑料合金化。主要是将废旧塑料与其他塑料共混制成塑料合金,来提高废旧塑料的力学性能,从而生产出高性能制品。在实际应用中,主要是与相对分子质量较高或键结构规整度较好的同类新树脂进行共混。这种回收技术的关键在于提高共混物之间的相容性。在塑料废弃物的回收过程中,PE和PP树脂通常作为混合物来回收,二者的不相容性使得其共混物一般表现出较差的力学性能,因此,増容改性技术就变得更为重要。
填充改性。废旧塑料的填充改性也有许多方法,包括添加无机离子进行填充改性、添加纤维进行增强改性、添加弹性体进行増韧改性等。废旧塑料的性能虽然有所降低,但其作为塑料的性能还是存在的,因此可以将废旧塑料和其他填充改性材料进行复合,形成具有新性能的复合材料。目前填充改性是应用最广泛的技术手段,大部分改性再生塑料都通过填充技术实现了增强增韧等性能上的改进,将制品成功应用到汽车、医疗、家电、电子等领域。
交联改性。交联是聚合物改性的一项重要技术。目前,聚乙烯可以通过高能辐射、过氧化物、硅烷、紫外线等手段进行交联。废旧聚乙烯经过交联以后,其物理化学性能、力学性能和燃烧的滴落现象得到很大改善,耐环境应力开裂现象减少甚至消失,耐温等级可提高至90度以上,允许短路温度从130度提高到250度。因此其产品广泛应用于生产电线电缆、热水管材、热收缩管和泡沫材料等。
随着社会的发展和生活水平提高,人类对生存环境要求越来越高,为减轻以致消除废塑料对环境造成的污染,人们在致力于可降解和高性能塑料研究的同时,更应重视对现阶段存在的废塑料的回收利用,中国每年新増的废旧塑料垃圾在200万吨以上,而再生利用率不到20%,废塑料的回收利用必然是今后发展的一个重要方向。