废塑料的回收再生综述-废塑料

    废塑料的回收分离技术有密度分离、溶解分离、过滤分离、静电分离和浮游分离等，日本塑料处理促进协会的水浮选分离装置一次分离率就可达到99．9％以上，美国DOW化学公司也开发了类似的分离技术，以液态碳氢化合物取代水分离混合废塑料，取得了更佳的效果。美国凯洛格公司与伦塞勒综合技术学院联合开发出溶剂性分离回收技术，不需人工分拣，即可使混杂的废旧塑料得到分离。该法是将切碎的废旧塑料加入某种溶剂中，在不同温度下溶剂能有选择地溶解不同的聚合物而将它们分离。应用的溶剂以二甲苯为最佳，操作温度也不太高。对一些新的分离技术如电磁快速加热法、反应性共混法等也有不少报道。电磁快速加热法可回收分离金属—聚合物组件，反应性共混法能实现对带涂料层废弃保险杠的回收分离。另外，国外已开发出计算机自动分选系统，实现了分选过程的连续自动化。瑞士的Bueher公司用卤素灯为强光源照射下，经过4种过滤器的识别，由计算机可分离出PE、PP、PS、PVC和PET废塑料。

    分离回收后的废塑料可直接使用或与其他聚合物混制成聚合物合金，或者用于制造再生塑料制品、塑料填充剂、过滤材料、阻隔材料、涂料、建筑材料和粘合剂等。从方法简单可行，实现了重复使用，分为熔融再生和改性再生两类。

    (1)熔融再生

    熔融再生加工废塑料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，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

    改性再生利用废塑料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。

    2009年7月亚洲户外用品展览会上，完全利用废弃塑料瓶回收加工制成的户外服装首次亮相，夺人眼球。这将废塑料的回收再利用之路翻开新篇章。制作再生环保服装的尝试始于２０世纪９０年代初。塑料瓶变身为衣服，首先要将塑料瓶粉碎成塑料切片，经清洗、烘干、熔化、过滤等２０多道工序后，加热拉丝成一条条细若蚕丝的白色纤维，再经过切断、卷曲等工序变成“再生人造纤维”。人们利用这种纤维纺布并最终制成各种服装。

    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。

    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。

    废塑料回收再利用中木粉填充改性废塑料应用非常广泛。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，主要因为：木粉与基体树脂的相容性差；木粉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。

    废塑料除了直接加工应用外，也可以通过化学方法、热能再生及发酵法等方法，将其转化为其他物质而重复再利用。

    化学方法：

    是指通过化学反应使废旧塑料转化成低分子化合物或低聚物。这些技术可用于以废旧塑料为原料生产燃料油、燃气、聚合物单体及石化、化工原料。

    从技术角度来说，化学方法主要有高温裂解、催化裂解、加氢裂解、超临界流体法以及溶剂解。热裂解法生成沸点范围宽的烃类，回收利用价值低。催化裂解由于有催化剂存在，反应温度可降低几十度，产物分布相对易于控制，能得到晶位高的汽油。超临界流体法因其环保、经济、分解速度快、转化率高等特点，正成为目前的研究热点，既适用于废塑料油化，又可用于缩聚物溶剂解。溶剂解主要用于缩聚型废塑料的解聚回收单体。

    从用途来讲，化学方法因终产品的不同又可分为两种，一种是制取燃料(汽油、煤油、柴油、液化气等)，另一种是制取基本化工原料、单体。

    (1)制取燃料(油、气)的油化技术

    国外早在20世纪70年代石袖危机时期已开始开发油化技术，通过裂化，lkg废塑料产油最多可达1L。这种技术不使用搅拌装置，只适合于聚烯烃，还不能用于含卤类塑料。

    APME(欧洲塑料生产者协会)认为，回收工艺要有生命力，必须能够接受组成广泛的混合塑料。目前工业界已对富含PVC(高至60％)的废塑料进行了实验室工程研究和初步的中试，但尚未对示范装置的建设提供最佳工艺条件。

    日本在2000年4月对废塑料全面实施“包装容器再生法”后，为解决混杂塑料的油化问题，日本废塑料再生促进协会及废物研究财团在政府的资助下，开发成功一般混合废塑料的油化技术。其工艺过程包括前处理工序、脱氯工序、热分解。为了改善油品质量，加入催化剂进行改质。

    三菱重工、东芝、新日铁等日本公司均已先后进行了中试或工业化试验，可产出汽油、柴油、重油等油晶，技术已过关，但经济上尚未过关。为此，有关公司正通过改进工艺以大幅度降低成本，突出的为东北电力会同三菱重工利用超临界水进行废塑料油化试验的结果，反应时间由过去的2h大幅缩短至2min后，油品的回收率仍保持在80％以上的高水平，从而有利于成本的降低。考虑到油价的上涨将有利于提高经济效益，目前正在进行的0．5t／h的工业化试验，预计成功后将较快实用化。