目前,全球塑料的生產仍以較快速度發展,與此同時塑料給環境造成的負面影響也日益加重。為解決塑料發展引發的環境問題,目前許多國家提出以減量(包括節約原材料和減少廢棄塑料產生量)為首選戰略,以循環再利用、回收利用為重點,以降解作為回收的補充等原則和戰略措施,正在推動著塑料與環境協調發展。
廢舊塑料的回收利用一直以來是人們關注的話題,其能夠將工業垃圾變成有價值的工業生產原料,實現資源再生循環利用,具有不可忽略的重大意義。廢舊塑料的回收利用技術主要可分為三類,即回收再生利用技術、化學裂解回收技術以及焚燒回收能源技術,其中回收再生利用技術是指將回收的塑料制品經鑒別、分類、清洗、破碎或溶解、熔融后,直接加工成型,或者經過機械共混或化學改性后,再加工成型。
塑料廢棄物的分選
塑料的品種較多,它們的生產原料不同,各種塑料的物理化學特性也有一定差異,再加上不同塑料之間的不相容性,使直接回收后的混合物的加工性能受到較大影響。
為了提高回收產品的利用價值,一般先將收集的廢舊塑料分類篩選,然后根據不同材料和不同要求,采用不同的回收利用技術加以處理。傳統的分選方式包括人工分揀、密度分揀、風選等;現代分選方法包括顏色分選、近紅外光譜(NIR)分選等。通過對廢棄塑料進行分類處理,更有利于之后的再生利用。
塑料廢棄物的回收再生利用
廢舊塑料的回收再生利用可分為直接再生利用和改性再生利用兩大類。直接再生利用是指將回收的廢舊塑料制品經過分類、清洗、破碎、造粒后直接加工成型。改性再生利用是指 將再生料通過物理或化學方法改性后(如增韌、増強、接枝)再加工成型。經過改性的再生塑料,其力學性能得到改善或提高,可用于制作檔次較高的塑料制品。
直接再生利用
廢舊塑料的直接再生利用是不需要進行各種改性,而直接將廢舊塑料經過清洗,塑化造粒或加工成有用的制品,這種直接再生利用的方法已經廣泛應用于農業、漁業、建筑業、工業和日用品等領域。在中國目前的廢舊塑料回收水平下,廢舊塑料的直接再生利用仍然具有一定的前景。
改性再生利用
為了改善廢舊塑料再生料的力學性能,滿足塑料制品的品質要求,可以采用各種改性方法對廢舊塑料進行改性。改性利用的方法主要包括塑料合金化、填充改性以及交聯改性等。對廢舊塑料的改性再生利用非常有發展前景,受到越來越多的企業重視,已全力開展這方面的研究以及生產工作。
塑料合金化。主要是將廢舊塑料與其他塑料共混制成塑料合金,來提高廢舊塑料的力學性能,從而生產出高性能制品。在實際應用中,主要是與相對分子質量較高或鍵結構規整度較好的同類新樹脂進行共混。這種回收技術的關鍵在于提高共混物之間的相容性。在塑料廢棄物的回收過程中,PE和PP樹脂通常作為混合物來回收,二者的不相容性使得其共混物一般表現出較差的力學性能,因此,増容改性技術就變得更為重要。
填充改性。廢舊塑料的填充改性也有許多方法,包括添加無機離子進行填充改性、添加纖維進行增強改性、添加彈性體進行増韌改性等。廢舊塑料的性能雖然有所降低,但其作為塑料的性能還是存在的,因此可以將廢舊塑料和其他填充改性材料進行復合,形成具有新性能的復合材料。目前填充改性是應用最廣泛的技術手段,大部分改性再生塑料都通過填充技術實現了增強增韌等性能上的改進,將制品成功應用到汽車、醫療、家電、電子等領域。
交聯改性。交聯是聚合物改性的一項重要技術。目前,聚乙烯可以通過高能輻射、過氧化物、硅烷、紫外線等手段進行交聯。廢舊聚乙烯經過交聯以后,其物理化學性能、力學性能和燃燒的滴落現象得到很大改善,耐環境應力開裂現象減少甚至消失,耐溫等級可提高至90度以上,允許短路溫度從130度提高到250度。因此其產品廣泛應用于生產電線電纜、熱水管材、熱收縮管和泡沫材料等。
隨著社會的發展和生活水平提高,人類對生存環境要求越來越高,為減輕以致消除廢塑料對環境造成的污染,人們在致力于可降解和高性能塑料研究的同時,更應重視對現階段存在的廢塑料的回收利用,中國每年新増的廢舊塑料垃圾在200萬噸以上,而再生利用率不到20%,廢塑料的回收利用必然是今后發展的一個重要方向。