合成材料的回收利用途徑

1、合成材料的回收利用途徑高二（4 ）班孟想合成材料品種很多，合成樹脂（塑料）、合成纖維、合成橡 膠就是通常所說的三大合成材料。有機合成材料的出現(xiàn)是對自然 資源的一種補充，主要通過化學合成將小分子有機物如烯烴等合 成大分子聚合物。有機合成材料不是純凈物，而是混合物；主要 原因是有機物在發(fā)生聚合反應時，一些分子鏈較長的分子往往會 被拉斷，從而形成結構相似、分子量不同的分子聚合在一起，即 使是同種類型結構，化學、物理性質相似，也不能叫做純凈物。 現(xiàn)代生活中的很多東西都是有機合成材料，比如很多眼鏡都是有機玻璃做的，汽車上的內(nèi)飾，輪胎住活中的塑料制品，電磁爐上的 底盤等。合成材料與天然相比具有許多優(yōu)良的性

2、能，從日常生活 到現(xiàn)代工業(yè)和國防科學技術等領域，都離不開合成材料。有機合 成材料的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上的一次重大突破，從此，人類擺脫 了只能依靠天然材料的歷史，在發(fā)展進程中大大前進了一步，新 型有機合成材料必將為人類創(chuàng)造更加美好的未來。世界合成樹脂的產(chǎn)量已達 2億噸，根據(jù)各種塑料不同的使用 特性，通常將塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三種，通 用塑料有五大品種，即聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、 聚苯乙烯（PS）及丙烯腈丁二烯一苯乙烯共聚合物（ABS ）。我國 每年的塑料年產(chǎn)量超過 2500萬噸，居世界之首；廢舊塑料回收壓力巨大，年需回收 1200萬噸以上；廢棄塑料的主要

3、來源包括塑料薄膜、塑料絲及編織品、泡沫塑料、塑料包裝箱及容器、各 種日用塑料制品、各式各樣的塑料袋和農(nóng)用地膜等，大量消費后 塑料的處理問題已成為當今地球環(huán)境保護的熱點。普通的合成纖維主要是指傳統(tǒng)的六大綸纖維，即滌綸、錦綸、腈 綸、丙綸、維綸和氯綸纖維。與天然纖維相比，合成纖維的原料是由 人工合成方法制得的，生產(chǎn)不受自然條件的限制；合成纖維除了具有 化學纖維的一般優(yōu)越性能，如強度高、質輕、易洗快干、彈性好、不 怕霉蛀等外，不同品種的合成纖維各具有某些獨特性能。2011年,產(chǎn)業(yè)用紡織品纖維加工量達 900萬噸，產(chǎn)業(yè)用紡織品纖維加工量占 紡織品加工總量的比重將提高到25% ;同時，廢舊纖維回收再利用

4、占產(chǎn)業(yè)用紡織品纖維加工量的比例將達到20%以上；非織造布纖維加工量達300萬噸。我國是世界上最大的橡膠消費國，約占世界橡膠年消費總量2700萬噸的三分之一，已連續(xù)7年居世界第一位：我國也是橡膠 資源十分匱乏的國家，75 %以上的天然橡膠依賴進口；我國還是 世界上最大的廢舊橡膠生產(chǎn)國之一，廢橡膠制品污染問題不容忽 視。廢橡膠的利用形勢將比較嚴峻。因此，正確處理和利用廢舊 橡膠，是推進我國橡膠工業(yè)科學發(fā)展的必然選擇。廢舊塑料制品的回收利用途徑塑料的確給人們生活帶來了方便和實用， 但是這種方便卻帶來長 久的危害。廢棄塑料的主要來源包括塑料薄膜、塑料絲及編織品、泡 沫塑料、塑料包裝箱及容器、各種日用塑

5、料制品、各式各樣的塑料袋 和農(nóng)用地膜等；另外，工程塑料在汽車及電器商用領域應用較廣，品 種多而復雜。汽車用塑料年用量已達 40萬噸，電子電器及家電配套 用塑料年用量也達到100多萬噸。隨著這些產(chǎn)品逐漸進入報廢期，成 為廢棄塑料不易處理的一個重要源頭。 據(jù)估計，國內(nèi)廢棄塑料年產(chǎn)生 量若按塑料年消費量3200萬噸的25%古算約為800萬噸，再加上進 口的廢棄塑料400多萬噸，國內(nèi)廢棄塑料的年產(chǎn)生量約為1200萬噸; 這些廢棄塑料的存放、運輸、加工應用以及后序處理如果管理不好， 勢必給環(huán)境帶來壓力。1.1 衛(wèi)生填埋。廢舊塑料由于具有大分子結構，故廢棄后長 期不易分解腐爛，并且質量輕、體積大，暴露在空

6、間可隨風飛動 或在水中漂浮。因此，人們常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建設 填埋場，對其進行衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋法具有建設投資少、運行 費用低和回收沼氣等優(yōu)點，已成為現(xiàn)在世界各國廣泛采用的廢塑 料最終處理方法。一般來說，填埋場均鋪設防滲層，并用機械壓 實壓平，上面覆蓋土層，進行綠化，植草、建公園或自然景觀， 供人們休息游玩。但填埋處理同時也存在著嚴重弊端：塑料廢棄物由于密度小、體積大，因此占用空間面積較大，增加了土地資源 壓力；塑料廢棄物難以降解，填埋后將成為永久垃圾，嚴重妨礙 水的滲透和地下水流通；塑料中的添加劑如增塑劑或色料溶出還 會造成二次污染。同時該法填埋了大量可利用的廢塑料，這與可 持續(xù)利

7、用背道而馳。1.2焚燒處置。焚燒回收熱能是廢舊塑料處理的另一主要方法。 將廢舊塑料進行焚燒的處理方法具有處理數(shù)量大、成本低、效率高等優(yōu)點，焚燒方式主要有3種：I）使用專用焚燒爐焚燒廢舊塑料回收利 用熱能，所用的焚燒爐有流動床式燃燒爐、浮游式燃燒爐、轉爐式燃 燒爐等；2）廢塑料作為補充燃料與生產(chǎn)蒸汽的其他燃料摻混使用， 這是一項可行而又比較先進的能量回收技術， 例如熱電廠即可使用廢 塑料作為補充燃料；3）通過氫化作用或無氧分解，使廢塑料轉化成可 燃氣體或其他形式的可燃物，再通過它們的燃燒回收熱能。目前，利用焚燒廢塑料回收的熱能約占塑料回收總量的38%將回收的熱能用于火力發(fā)電，發(fā)電量占火力發(fā)電總電

8、量的6%壬右。廢塑料焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水， 但隨著塑料品種、焚燒條件的 變化，也會產(chǎn)生多環(huán)芳香烴化合物、一氧化碳等有害物質，鎘、鉛等 重金屬化合物，這些化合物會隨煙塵、焚燒殘渣一起排放，污染環(huán)境。 因此，必須安排氣體的處理設施以防止污染， 否則這些物質若直接進 入大氣會破壞臭氧層，形成溫室效應、酸雨，危及人類身體健康。1.3分類回收。作為塑料回收，最重要的是進行分類。常見的 塑料有聚苯乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、 聚氯乙烯、聚酰胺、聚氨酯等，這些塑料的差別一般人很難分辨?，F(xiàn) 在的塑料分類工作大都由人工完成。最近機器分類有了新的研究進 展，德國一家化學科技協(xié)會發(fā)明

9、以紅外線來辨認類別， 既迅速又準確， 只是分揀成本較高。分類回收塑料可二次回用或作為化工原料。1.4直接利用。廢舊塑料的直接利用系指不需進行各類改性， 將廢舊塑料經(jīng)過清洗、破碎、塑化，直接加工成型，或與其它物質經(jīng) 簡單加工制成有用制品。國內(nèi)外均對該技術進行了大量研究， 且制品 已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)和日用品等領域。例如，將 廢硬聚氨泡沫精細磨碎后加到手工調制的清潔糊中，可制成磨蝕劑； 將廢熱固性塑料粉碎、研磨為細料，再以 30%的比例作為填充料摻 混到新樹脂中，則所得制品的物化性能無顯著變化； 可用作包裝的緩 沖中間填科和地毯襯里料；粗糙、磨細的皮塑料用聚氨脂粘合劑粘合， 可連續(xù)

10、加工成為板材。1.5熔融再生。熔融再生是將廢舊塑料重新加熱塑化而加以利用 的方法。從廢舊塑料的來源分，此法又可分為兩類一是由樹脂廠，加 工廠的邊角料回收的清潔廢塑料的回收；二是經(jīng)過使用后混雜在一起 的各種塑料制品的回收再生。前者稱單純再生，可制得性能較好的塑 料制品；后者稱復合再生，一般只能制備性能要求相對較差的塑料制 品，且回收再生過程較為復雜。2種或2種以上的聚合物在熔融狀態(tài) 下進行共混，形成的新材料即為聚合物合金，主要有單純共混、接枝 改性、增容、反應性增容、互穿網(wǎng)絡聚合等方法?；厥账芰系暮辖鸹?是塑料工業(yè)中的熱點，是改善聚合物性能的重要途徑。1.6物理改性再生。廢舊塑料直接再生利用的主

11、要優(yōu)點是工藝簡 單、再生品的成本低廉，其缺點是再生料制品力學性能下降較大，不 宜制作高檔次的制品。為了改善廢舊塑料再生料的基本力學性能， 滿 足專用制品的質量需求，研究人員采取了各種改性方法對廢舊塑料進 行改性，以達到或超過原塑料制品的性能。采用物理方法對廢舊塑料進行改性主要包括：I）活化無機粒子的填充改性；在廢舊熱塑性塑料中加入活化無機粒子，既可降低塑料制品的成本，又可提高溫度性能，但加入量必須適當，并用性能較好 的表面活性劑處理。2）廢舊塑料的增韌改性；通常使用具有柔性鏈的 彈性體或共混性熱塑性彈性體進行增韌改性，如將聚合物與橡膠、熱 塑性塑料、熱固性樹脂等進行共混或共聚；近年又出現(xiàn)了采用

12、剛性粒 子增韌改性，常用的剛性有機粒子有聚甲基丙烯酸甲酷（PMMA）、聚苯乙烯（PS）等。3）增強改性:使用纖維進行增強改性是高分子復合 材料領域中的開發(fā)熱點，它可將通用型樹脂改性成工程塑料和結構材 料。回收的熱塑性塑料（如PP、PVC、PE等）用纖維增強改性后其強 度和模量可以超過原來的樹脂；纖維增強改性具有較大發(fā)展前景，拓 寬了再生利用廢舊塑料的途徑。1.7化學改性再生?；瘜W改性指通過接枝、共聚等方法在分子鏈 中引人其它鏈節(jié)和功能基團，或是通過交聯(lián)劑等進行交聯(lián)，或是通過 成核劑、發(fā)泡劑進行改性，使廢舊塑料被賦予較高的抗沖擊性能，優(yōu) 良的耐熱性，抗老化性等，以便進行再生利用。目前國內(nèi)在這方面

13、已 開展了較多的研究工作，用化學改性的方法把廢舊塑料轉化成高附加 值的其他有用的材料，已成為當前廢舊塑料回收技術研究的熱門領 域，并涌現(xiàn)出了越來越多的成果。1.8熱裂解分解。熱裂解分解技術是將廢舊塑料制品中原樹脂高 聚物進行較徹底的大分子鏈分解，使其回到低摩爾質量狀態(tài)，而獲得 使用價值高的產(chǎn)品（燃料油或燃料氣）。該技術是對廢舊塑料的較徹 底的回收利用技術。不同品種塑料的熱分解機理和熱分解產(chǎn)物各不相 同，PE PP的熱分解以無規(guī)則斷鏈形式為主，熱分解產(chǎn)物中幾乎無 相應的單體；PVC的熱分解先是脫除氯化氫，再在更高溫度下發(fā)生斷 鏈，形成烴類化合物。廢塑料熱分解工藝可分為高溫分解和催化低溫 分解，前

14、者一般在600-900C的高溫下進行，后者在低于 450C甚至 在300C的較低溫度下進行，兩者的分解產(chǎn)物不同。廢塑料熱分解使 用的反應器有：塔式、爐式、槽式、管式爐、流化床和擠出機等。高 溫裂解回收原料油的方法，由于需要在高溫下進行反應，設備投資較 大，回收成本高，并且在反應過程中有結焦現(xiàn)象，因此限制了它的應 用。而催化低溫分解由于在相對較低的溫度下進行反應，因此研究較為活躍，并取得了一定的進展。1.9化學分解?；瘜W分解是指廢棄塑料的水解或醇解（乙醇解、 甲醇解及乙二醇解等）過程通過分解反應，可使塑料變成其單體或低 分子質量物質，重新成為高分子合成的原料。化學分解產(chǎn)物均勻，易 控制不需進行分

15、離和純化，生產(chǎn)設備投資少。但由于化學分解技術對 廢舊塑料預處理的清潔度、品種均勻性和分解時所用試劑有較高要 求，因而不適合處理混雜型廢舊塑料。目前化學分解主要用于聚氨醋、 熱塑性聚脂、聚酞胺等極性類廢舊塑料。1.10塑料降解。降解塑料是塑料家族中帶降解功能的一類新材 料，它在用前或使用過程中，與同類普通塑料具有相當或相近的應用 性能和衛(wèi)生性能，而在完成其使用功能后，能在自然環(huán)境條件下較快 地降解成為易于被環(huán)境消納的碎片或碎末， 并隨時間的推移進一步降 解成為二氧化碳和水，最終回歸自然。目前可降解塑料主要有光降解 塑料、生物降解塑料和同時具有可控光降解與生物降解雙重降解功能 的塑料。廢舊合成纖維

16、的回收利用途徑為了滿足紡織工業(yè)生產(chǎn)所需原料，同時減少環(huán)境污染，國內(nèi)外紡 織界同仁都在不斷地利用廢舊紡織原料再生和開發(fā)新的原料資源。回收不僅減少了對天然資源-棉花、毛等纖維的消耗，更重要的是對不 可再生資源-石油的消耗，減少了對污染物的處置。目前，可供回收 利用、制造再生纖維的原料包括合成高分子廢料， 主要是合成纖維生 產(chǎn)加工過程中的下腳料、邊角料、廢紗廢絲、碎料布片，日常生活中 的廢舊衣物和其他廢棄紡織品，以及其他塑料廢棄料如聚酰胺、聚酯、 聚丙烯等。2.1聚酯的回收利用。聚酯系列制品的應用愈來愈廣泛，遍及 工業(yè)、農(nóng)業(yè)和每個家庭。產(chǎn)品包括服裝、玩具、錄音錄像帶、器皿、 飲料瓶、汽車的零部件等。

17、聚酯的廢棄物到處可見，已造成嚴重的環(huán) 境污染。再生聚酯短纖維價格低（是常規(guī)聚酯短纖維的75%- 80%、用途廣、品質指標接近或達到常規(guī)滌綸短纖維標準， 所以被廣泛應用在非織造布和產(chǎn)業(yè)用紡織品上， 在國內(nèi)外市場上供不應求， 其發(fā)展?jié)?力很大。再生聚酯短纖維原料來源廣泛、成本低。聚酯瓶(pet就是再生聚酯短纖維生產(chǎn)的一種主要原料， 聚酯瓶經(jīng)過一系列加工處理 即可用來紡絲、制成非織造布和產(chǎn)業(yè)用紡織品原料。尼龍的回收利用。 尼龍是聚酰胺類高分子材料的俗稱， 其品 種繁多，有脂肪族尼龍、芳香族尼龍等，其中以尼龍 6和尼龍 66應用 最多，產(chǎn)量最大。尼龍 66絕大部分應用于化纖工業(yè)，尼龍 6則有 70%

18、應用于纖維工業(yè)， 30%應用于工程塑料?；厥漳猃埖淖畲髞碓词菑U舊 地毯，其次是汽車中使用的尼龍工程塑料、 安全氣囊和輪胎簾子線等， 這些制品使用量大，且便于集中回收，組分相對簡單，容易進行分類 分離處理，從而降低回收成本，提高回收效益。廢舊尼龍的回收包括機械回收和化學回收。 機械回收指經(jīng)過適當 分離破碎以后回收的尼龍纖維可以作為混凝土結構材料和土壤加固 材料，甚至可以直接把廢塑料和廢玻璃混在一起壓成磚塊， 與普通黏 土磚塊相比表現(xiàn)出很好的壓縮強度； 從工程塑料回收下來的尼龍根據(jù) 需要與新樹脂混合，如聚酯、玻纖、無機物等，可作為汽車部件和其 他工程塑料使用。 化學回收即優(yōu)化工藝參數(shù)， 使尼龍在催

19、化劑的作用 下，發(fā)生解聚反應，得到尼龍 6或尼龍 66單體，通過重新聚合獲得潔 凈的尼龍材料； 除了將尼龍解聚為單體完成回收之外， 也可以通過裂 解方式轉變?yōu)槿剂嫌图右岳谩?日本開發(fā)了一套新的反應器系統(tǒng)， 通 入蒸氣進行廢塑料熱裂解，結果表明，包含聚酰胺 (PA6和PA66在內(nèi) 的8種主要塑料均能被高效率地熱解成單體或燃料油加以回收利用。聚丙烯的回收利用。 成纖聚丙烯 (PP) 是生產(chǎn)丙綸纖維的原料，由于PP原料應用廣泛，如無紡布購物袋、用即棄衛(wèi)生用品、地 毯等，所以一直供應緊張。廢PP可以使用螺桿擠壓機進行造粒，然 后再紡絲。回收PP再造粒時要過反復加熱和熔融，PP的化學和物理 性質都會發(fā)

20、生變化， 再造粒的添加劑、 擠壓條件以及廢料中的灰分也 會對成品絲的性質造成很大的影響，若性能太差可能導致無法紡絲。 在回收PP寸，首先應考慮材料的均勻性、純度、相對分子質量分布以 及熔融體的性質。 試驗表明， 微量添加劑的含量也是保證回收成功的 重要因素。將再生PP用于紡絲生產(chǎn)織物時，對于原料有很高的要求， 否則紡絲困難。由于地毯用量的增加，以及其他復合材料的使用，使 得回收PP成纖聚合物的工作越來越困難。因此PP的回收利用成本相對 較高。聚丙烯也可通過熱裂解或催化熱裂解進行化學回收， 通過裂解 可得到丙烯單體， 再經(jīng)聚合實現(xiàn)材料的無限次循環(huán)利用， 同時對環(huán)境 無污染，但該方法技術要求高，成

21、本亦較高。其他纖維的回收利用。 廢棄纖維如果成分復雜， 難以分離， 還可有以下用途。將不同質量的纖維包( 一個產(chǎn)品通常為23種纖 維成分)，連同低熔點纖維一并喂入開包機。纖維從開包機被吹送入 混棉箱， 以將不同成分的纖維均勻混合。 成網(wǎng)機將混合的纖維制成均 勻的棉網(wǎng)，形成不同纖維三維均勻分布的纖維網(wǎng)或棉網(wǎng)， 棉網(wǎng)的厚 度范圍為 10mm 350mm 。松散的纖維網(wǎng)被連續(xù)喂入生產(chǎn)線的核心設 備- 帶有強制穿透熱風系統(tǒng)的雙導帶熱風烘燥機， 其加熱方式通常為 天然氣直接加熱， 或通過蒸汽或熱油管道的熱交換器加熱， 實現(xiàn)熱粘 合。該熱粘合無紡布具有良好的隔熱/隔音性能、低成本、重量輕、 經(jīng)濟又環(huán)保、加工工藝簡單等特點，可應用于各行各業(yè)，如：家用紡 織品中的地毯背墊、家具墊料、褥墊保護層；汽車隔熱材料；汽車隔 音材料中的空氣進口、隔壁單元、傳動信道、閥帽內(nèi)里、內(nèi)外圈沖閥;工業(yè)用去污擦拭巾；保護性的包裝材料；建筑材料中的隔熱材料、隔 音材料等。廢舊合成橡膠的回收利用途徑合成橡膠與天然橡膠制品廣泛應用于工業(yè)或生活各方面，如輪胎、膠條和、高壓絕緣材料、工業(yè)橡膠制品、傳動帶、膠管、墊圈和 避孕套等。廢橡膠是僅次于廢塑料的一種高分子污染物， 廢橡膠制品 主要來源于