聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)具有质轻、吸震、低吸潮、易成型及价格低等特点,广泛应用于电器、仪器仪表、工艺品和其他易损贵重物品的防震包装及快餐食品包装。这些包装材料大都是一次性使用,废弃量大,而且由于聚苯乙烯塑料具有化学性质稳定、密度小、体积大、耐老化、抗腐蚀等特点,不能自行降解,从而给环境造成了日益严重的污染,被形象地比喻为“白色污染”。
虽然人们对塑料给环境带来严重污染的认识程度在不断提高,但由于它给社会及人们生活所带来的方便和好处已被人们接受,而且目前完全替代它的产品技术尚不够成熟,所以在今后的一段时间内,它仍在人们的生活中占据一席之地。对废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用是近年来人们一直关注和不断探讨研究的一个重要课题。经过多年的研究和实践,人们在废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收再利用方面取得了一定的成果,主要为以下几个方面。
1物理法再生所谓物理法再生,就是在不破坏聚苯乙烯分子的情况下,对废旧EPS进行处理,重新制得EPS的方法。
EPS产品的简单再生传统的简单再生法是对废旧的EPS产品进行熔融造粒,包括粉碎、洗涤、干燥、脱泡、挤出、造粒等几个步骤。德国在这方面的技术比较先进,如Walex公司的聚苯乙烯泡沫塑料回收系统,将脱泡、挤出、造粒集中在一个装置中完成,设备紧凑而且效率很高。
更简单的再生利用方法是将废旧的EPS制品直接进行机械破碎,去静电处理,然后与预先配制好的充填胶结料充分混合,模制成型,重新制得EPS成品。胶结材料的配制和选择直接影响再生所得EPS成品的质量,它既不能溶解EPS,又要与EPS有较好的相容性,其本身的强度要高于EPS,同时需要成本低。该方法不需溶剂,不需加热,也省去了原材料的清洗、分离工序,同时省去了消泡处理及再发泡过程,简便易行,是泡沫塑料生产厂或其相关制品厂回收边角废料的传统方法。
溶剂法再生将废旧EPS溶于溶剂中,通过过滤、挤压并与溶剂分离可以回收聚苯乙烯树脂,该法不经历高温过程,避免了分子链的降解,产品性能接近悬浮法PS.有报道介绍了一种以氯化锂、硝酸钠、碳酸钙、氯化钙、碳酸镁、烧碱、盐卤水等无机助剂的水溶液为溶剂回收EPS的方法,将溶剂加热到80~280X:后喷淋于EPS上使其消泡、过滤、挤压溶剂至溶剂含量为7%~21%,此时可以不进行溶剂分离,直接进行后续产品的加工应用。
一种由100%的天然植物提取液为溶剂回收EPS的方法,是将废旧EPS在减容机中减容(体积能减少到原来的1/20)成一种凝胶体,该凝胶体经薄膜蒸发造粒机造粒,就可得到聚苯乙烯粒子。
生,从事高分子材料改性方面的研究。
现代塑料加工应用该工艺简单,整个生产只需减容机和薄膜蒸发造粒机两套设备,回收粒子的生产成本低,仅为新粒子成非溶剂热介质消泡回收聚苯乙烯泡沫塑料回收工作中的一个难题是EPS密度小,体积大,运输费用占回收成本的很大一部分,解决方法是就地消泡减容。常用的消泡方法是热压法,即将EPS加热到801001:加压消泡。
有介绍了用非溶剂热介质消泡回收的新工艺,该方法是将废聚苯乙烯泡沫塑料投人消泡罐中,加人加热到一定温度的热介质,使之与泡沫塑料接触并与正在消泡收缩的物料一起溶入加热贮槽中,然后将已消泡的物料和所使用的介质分离即可得到已消泡的回收料,整个消泡过程只需30~50s.根据消泡操作的地点、能源和用途,可分别使用油性、水性、气相或固相介质。
2改性再利用制备抗冲PS塑料回收EPS制备的聚苯乙烯粒料质脆,色泽及透明度都远逊于通用透明聚苯乙烯,有必要对其进行改性以提高其性能。欧阳晓东等用线型SBS或SBS/CaC(〕3复合增韧剂对回收聚苯乙烯泡沫塑料进行增韧改性。实验发现,SBS与聚苯乙烯具有良好的相容性和分散性,加入适量的这类增韧剂不但能使回收的聚苯乙烯抗冲强度得到大幅度地提高,而且还可以改善共混物的成型性能。
2.2生产涂料和胶粘剂利用废聚苯乙烯泡沫塑料制备改性聚苯乙烯系列胶粘剂和涂料,其生产工艺较为简便,通过不同的改性方法和工艺可制得满足不同需要的产品,是目前废聚苯乙烯泡沫塑料综合利用的有效途径。傅叔余以废弃的聚苯乙烯泡沫塑料为原料,选择合适的混合溶剂和乳化剂制取水乳性瓦楞纸箱防潮涂料,其涂刷纸箱的成膜外观、干燥时间、附着力、耐水性均达到要求,具有较好的防潮性能。用丙烯酸丁酯和活性单体改性PS后,可制成性能良好的乳液涂料。该涂料具有良好的附着力、耐候性及耐擦性,多项性能指标均达到GB9755―88要求,适合作建筑外墙涂料。
王志玲等采用聚合物共混改性技术以废聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯醇、溶剂油、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯等为原料制备了建筑用密封胶。徐溢通过加人酚醛树脂、丁苯橡胶、松香及异氰酸酯改性剂,在适当的溶剂中进行聚合反应,制得了性能优良的建筑用胶粘剂。
2.3生产阻燃剂用废旧聚苯乙烯泡沫塑料生产阻燃剂在国内外均有报道。将回收的EPS经清洗、干燥后溶于有机溶剂,用液溴与其进行反应可制得阻燃剂溴化聚苯乙烯。与其他有机阻燃剂相比,溴化聚苯乙烯在燃烧过程中不会释放出二英等致癌物质,是一种良好的阻燃剂。用该方法制备的溴化聚苯乙烯阻燃剂其性能可以与商品溴化聚苯乙烯相媲美3裂解回收再利用聚苯乙烯的热裂解已研究了多年,其裂解反应工艺也有较多的报道,目前已研究成功的有溶液降解、催化降解、金属熔降解、管式反应器降解等,降解产物中苯乙烯含量最高,回收率在60%左右。
为了提高回收率,黄发荣等全面考查了聚苯乙烯的裂解反应,探讨了裂解介质、反应温度、催化剂等因素对降解反应的影响,获得了优化的裂解工艺参数,使苯乙烯的回收率提高到70 %左右。
聚苯乙烯裂解可制其他化工产品,如苯、烷基苯及苯乙烯低聚物等,还可以裂解制油。如日本富士回收公司将处理过的废聚苯乙烯泡沫塑料经挤出机制成泡沫塑料碎块,加热到350~400t:,进行催化裂解,得到汽油、煤油、轻油等产物。用单纯的废聚苯乙烯泡沫塑料可得到90%以上的油品,油品中芳香烃占81%、烷烃占5%、烯烃占4%,这些油品可用作化工原料和溶剂。
310~3501:下控制聚苯乙烯热裂解,产物为苯乙烯单体、二聚体、三聚体,这些产物以可重复使用,节约大量资源。日本的上野晃史将催化剂(BaO)粉末与EPS充分混炼、裂解得到的产物中苯乙烯含量达德国曾立法允许对废EPS进行裂解产生可燃气体供给电厂或化工厂,禁止将废EPS直接简单焚烧生热或发电。1998年德国的NewScientist杂志报道,德国SchwarzePumpe和Bottrop工厂利用裂解技术每年可处理25kt以上废弃塑料,其中大部分是废弃的EPS. 4制作建筑保温材料根据使用需要,将废EPS粉碎成一定粒径的碎块后,与水泥或乳化沥青、砂等混合可制成砖或板材等轻质混凝土制品,是优良的轻质保温隔热材料,经济与环境效益显著。麦守义将EPS破碎成粒径小于20mm的碎颗粒,然后与水泥和膨胀珍珠岩粉料拌合,均匀铺设在屋面上养护3天,自然干透后用水泥砂浆将其上面铺平,从而制成混凝土保温屋面。另外,将废EPS粉碎后与水泥混合,并加人适量聚合物乳液、引发剂、塑化剂和增强纤维等材料制成轻质混凝土。该混凝土不但具有良好的物理力学性能,而且还具有极好的保温性能。
欧洲有许多国家新修的建筑使用外墙保温材料(如EPS板),不仅可降低能源消耗,还可改善生活环境,降低建筑成本。如在德国广泛应用的外墙保温饰面系统中大量使用了EPS板,这些EPS板大多是对废旧EPS进行处理加工制成的,变废为宝,而且减轻了污染。
5结语对废旧EPS的回收和再生利用,既可以减少环境污染,又可以减少日益短缺的石油化工原料的资源浪费,这是一项很有意义的工作,同时也是一项与开发可降解塑料并重的艰苦事业,寻找高效、无污染的回收方法和途径是人们的最终目标。21世纪是经济、资源、能源、环保相互协调的世纪,对废旧聚苯乙烯的合理回收和再利用,消除污染是我们每一个人应尽的责任。
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