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5.1木塑复合材料5
5.2再生的PVC发泡塑料鞋6
5.3PVC人造革6
5.4PVC壁纸6
结语6
参考文献7
前言
废旧PVC树脂和PVC制品的再生利用能节约大量的能源和资源,能降低制品成本,还能
解决废弃塑料污染环境的问题。
由于中国资源相对紧缺,而劳动力成本低廉,大量使用废旧PVC符合我国国情。
我国已形成一大批专门从事废旧塑料的回收(进口)经处理(分拣、清洗、粉碎、磨粉等)再销售的专业机构和人员,为企业提供了大量廉价原料。
我国每年产生废旧PVC树脂和PVC制品几十万吨,同时还需大量进口,仅2004年就进口62.4万t。
怎样合理利用这些废旧PVC值得研究。
本文主要探讨废旧PVC的回收与再生利用。
一、PVC的发展现状
pvc主要成份为聚氯乙烯聚氢乙烯,色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用,由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性,韧性,延展性等,故其产
品一般不存放食品和药品。
它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。
它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。
据统计,仅仅1995年一年,PVC在
欧洲的生产量就有五百万吨左右,而其消费量则为五百三十万吨。
在德国,PVC的生产量
和消费量平均为一百四十万吨。
PVC正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。
近年来PVC在东南亚的增长速度尤为显著,这要归功于东南亚各国都有进行基础设施建设
的迫切需求。
在可以生产三维表面膜的材料中,PVC是最适合的材料。
PVC(聚氯乙烯),其
单体的结构简式为CH2=CHCI
PVC材料用途极广,主要用于制作:
pvc卡片;
pvc贴牌;
pvc铁丝;
pvc窗帘;
pvc
涂塑电焊网;
pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋等方面。
在我们的日常生活领域中处处可见到PVC产品。
PVC被用来制作
各种仿皮革,用于行李包,运动制品,如篮球、足球和橄榄球等。
还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。
pvc材料用途极其广泛,而且具有加工性能良好,制造成本低,耐腐蚀,
绝缘等良好特点。
虽然过去十几年,因为塑料对环境的污染问题,有关是否应该禁用PVC
的争论非常多,然而,PVC的产量仍然在不断增长。
现在,有关PVC对环境问题影响的讨
论越来越客观,特别是由于石油资源的日趋枯竭,PVC甚至变得更有吸引力,因为与PE
相比,PVC合成原料只有一半来自石油,另一半则来自于丰富的矿石。
但是PVC的回收难
题和对环境的潜在影响并没有解决,在许多场合对PVC的限用仍然存在。
因此,对PVC
的应用发展和回收问题,仍然必须加以重视。
二、废旧塑料资源化利用和存在问题
目前废塑料回收利用的方法主要有:
(1)焚烧或填埋;
(2)废塑料作为燃料回收
热能:
(3)废塑料取代焦炭作为炼铁的还原剂(4)裂解生产燃料油。
除此之外还有很
多资源化利用的技术,然而,这些处理技术同样存在着不足,主要体现在以下几个方面:
(1)若将废塑料焚烧或作为燃料使用,则会增加空气中的C@,SO2,NOx。
等有害物质,对
于含氯的塑料还会产生氯化氢气体和剧毒的二嗯英;
(2)填埋处理占用大量的耕地并造
成地下水污染;
(3)若作为原料生产燃料油品,虽然在技术上是可行的,但由于投资
大,产品的质量及售价等方面均无法与石油相比,因此其在短时间内无法产业化生产,而
对于含氯白勺塑料,还必须先脱氯化氢,并且要回收氯化氢气体,否则易造成环境的污
染。
说明回收利用废旧聚氯乙烯塑料有更高的技术要求,而废旧PVC的量仅次于废旧聚乙
烯,因此,含氧塑料的回收利用是一个值得关注的课题。
三、废旧塑料的回收模式
3.1德国模式
德国在回收塑料废弃物方面的法规是全世界最为完善的,其管理态度非常明确:
首先是
“避免产生”,然后才是“循环使用”和“最终处理”。
1990年6月,德国政府颁布了第一部包装废弃物处理法规即《包装废弃物的处理法令》,
它规定对不可避免的一次性塑料包装废弃物必须进行再利用或再循环,并强制性要求各企业
承担回收责任,但也可以委托回收公司代替完成,并建立了双向系统(DualeSystem
Deutschland,简称DSD),也称为绿点公司。
该公司另设了DKR殳份公司负责废旧塑料包装的回收。
1991年,德国发布《包装条例》,规定回收塑料中的60必须是机械性回收的;
2002年
12月,德国最高法院颁布了最新法令:
要求所有商店从2003年1月开始向顾客收取罐装和
瓶装饮料的包装回收押金。
3.2美国模式
美国是世界塑料生产大国,也是世界上展开废旧塑料回收利用研究最早的国家之一。
在
美国,包装废弃物通过路边回收、零散回收和分散回收系统实现。
路边回收是规定居民将废
弃聚合物、报纸、金属、玻璃等可以作为再生资源循环利用的废弃物分类置于路边,由地方
有关部门收集到分离中心,再按类挑选,整理后送相应的工厂利用。
路边回收通常被认为是最有效的回收方法。
零散回收成本与路边回收成本相差不多,但因为不太方便,通常只有较
少的人参加。
分散回收主要针对一些不能在路边收集的聚合物以及其它材质的废弃物进行收集。
3.3日本模式
日本是循环经济立法最全面的国家,其目标是建立一个资源“循环型社会”。
这与其国
内能源短缺有密切关系,鉴于此,日本对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。
1992年,日本政府起草了《能源保护和促进回收法》,该法律于1993年6月正式生效。
参
与起草该法的政府部门有:
卫生和福利部、国家贸易和工业部。
包装问题只是该法中的一部分。
就包装而言,该法强调有选择地收集可回收废弃物,并依靠遍及全国的回收站进行回收,
以使包装废弃物处理向乐观的方向发展。
1997年日本的《容器包装再生利用法》出台。
这一法规对塑料包装的回收利用作出了严
格的规定:
PET瓶生产商和使用PET瓦的饮料生产商都要承担相应的回收费用;
2001年,由日
本饮料制造商和塑料瓶生产厂家共同组成的“塑料瓶循环利用促进协议会”决定,将停止生
产彩色塑料瓶。
因为在再循环利用时,彩色塑料瓶的混入不仅使再生制品的质量下降,而且
加大人工处理难度。
日本的容器回收工作由日本容器包装再生利用协会管理,塑料瓶回收的
费用由三方承担:
地方行政负责1的费用,其余99%由饮料生产商和瓶子生产商负担,比例各
占8O8和2O%
3.4中国模式
改革开放前,我国废弃物的回收工作主要是靠各个城镇的“废品收购站”。
改革开放后,
异军突起,出现了很多个体的“废品收购点”。
但这些收购点缺乏科学管理,更未形成网络
系统。
尤其是外来拾荒民工人员复杂,良莠不齐,无证经营,缺乏价值观念和道德观念,给包装废弃物的回收造成了一定的负面影响。
近年来,我国借鉴了发达国家的良好经验,已于
1989年颁布了《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》和国务院关于《环境保护若干
问题的决定》,规定产品生产者应当采取易回收、处理、处置或在环境中易消纳的产品包装物,并要求按国家规定回收、再生和利用[1弓I。
但是,在该法的实施过程中主要存在两个问
题:
①该法没有规定“易回收处理、处置或在环境中易消纳的产品包装物”的具体标准,也没有明确按哪项“国家规定”回收、再生和利用;
②从客观环境来看,该法各项规定得以实施的条件尚不具备,包装废弃物如何回收、如何存放、如何处理的相应配套机构与设施还很不健全。
四、PVC塑料的回收工艺
现在开发的新技术有溶剂法、机械法、化学法等,其中溶剂法是欧洲新开发的技术。
4.1溶剂法
4.1.1Vinyloop工艺
此工艺系SolvaySA公司与它的几个工业合作伙伴开发的,取名为Vinyloop工艺。
该
工艺用于回收除去铜后的含PVC及橡胶的电缆料,以间歇法操作。
回收时,首先采用静电
分离器将原始物料分离,得到PVC/橡胶料,后者经磨碎后送入溶解器,用甲基乙基甲
酮(MEK)溶解,所得溶液送入自旋过滤器以特殊过滤法除去未溶的杂质及其他污染物。
滤液送入沉淀器,往溶液中加入添加剂及吹入蒸汽,令PVC沉淀为小圆球粒料。
然后将溶剂
蒸发、冷凝,再送入溶解器循环利用。
而得到的PVC粒料则进入自旋干燥器预干器,再进
入空气干燥器干燥后即成流散性良好的PVC,其密度与新PVC相近,但物料通常显灰色,
这是因为PVC中含有的颜料和多种添加剂难于除尽之故。
不过,因为此工艺过程各步的温
度不高于115cc,所以PVC的各项性能基本上未恶化。
Vinyloopl工艺在经济上是可行的,
因为回收的PVC粒料可直接使用,而不需再行造粒。
原则上,Vinyloop工艺用于处理各种PVC废旧料,如电缆包覆层和绝缘层、地板等,
而回收得到的PVC仍可作为原用途的原料。
但不能将电缆料与粉碎后的地板料混合,因为
PVC电缆料中的各种铅稳定剂是彼此相容的,PVC地板中的各种锡稳定剂也是相容的,但
铅稳定剂和锡稳定剂混合后使回收PVC显棕色。
4.1.2Delphi工艺
第二个以溶剂法回收PVC的新工艺系用于从整个汽车配线板中回收PVC。
此工艺是由位于德国Wuppertal的DelPhl汽车厂及WuDDertal大学联合开发的,三年前即已为位于德国Nohfelden—Eisen的一家汽车部回收商WietekGmbh所工业化。
采用此工艺回收PVC,所耗费用低于新PVC价格20%。
该工艺以酯和酮为溶剂,但溶剂用量
比Vinyloop工艺少得多。
在Delphi工艺中,溶剂并不将废PVC完全溶解,而只是将其
软化,使其易于与铜线分离,而所得铜线即可用于支付回收PVC过程所需费用。
Wietek公
司已发明了一种采用离心法分离塑料与溶剂的工艺,并已获专利权。
因为用此工艺回收带
PVC护套或绝缘层的电缆时,并不将电缆切断,所以回收工艺无尘,也不需过滤和分离
金属。
Wietek公司按此工艺建立的回收PVC生产线,每年可回收225t可重新使用的
PVC,且该生产线也可用于回收某些其他材料,例如,Wietek公司已研究成功了一种用溶
剂法由汽车格栅和照明器及某些含金属的塑料部件回收ABS(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚
物)和ABS厂丙烯酸类树脂的新工艺。
4.2机械法
采用机械法可回收多种pvc制品,包括管材、电缆料、板材、薄膜、汽车元件及瓶子等。
经此法回收后的PVC可重新用于制造很多制品,包括窗框、地垫、地板、防护板、隔音
板、管子配件、排水沟、涂层、非食品瓶等,甚至可用于制造纤维及次要的计算机元件。
对于回收PVC瓶,机械法已工业化,下面主要介绍Solvayl工艺
Solvayl工艺-采用Solvayl工艺时,首先将成捆的PVC瓶在捆材松解器上松开,如
其中混杂有PET瓶,则可采用XRF(X射线荧光法)自动系统或手工操作的UV(紫外)系统,将PET瓶从PVC瓶分出(回收来的废旧瓶子通常是PVC瓶及PET瓶混杂的)。
然后令瓶流通过一个金属检测器,以除出瓶流中的任何金属碎片,以免其损伤工艺下游的破
碎设备。
随后,刚C被轧碎为片材,后者用一螺旋输送器送入一组离心分离器,并在此
除去软质材料,如纸标签、塑料薄膜及瓶材上粘附的污物等,而PVC瓶盖上的铝片则可采
用静电分离器除去。
在破碎过程中,形成的PVC片材的大小是一个很关键性的因素,片材
不宜过小,否则它们会与软质的纸标签、塑料薄膜等一起被清除。
此外,PVC片材的尺寸
应大于离心过滤器筛网的孑L径,否则会堵塞筛网,降低筛分效率。
上述经过离心分离后
的PVC片材再用螺旋输送器进入沉浮分离槽,在此槽中,PVC片材中的聚烯烃和聚苯乙
烯泡沫塑料等杂质浮起,而PVC及PET片材则沉下,于是得以分开。
将经上述处理所
得的片材回收和干燥,其中PVC的含量大于99%。
这种PVC可通过熔融过滤进一步纯制,
使其中的PET含量小于100mg/L。
这种纯的PVC可用于造粒和加工成制品。
也可采用细碎再筛分的方法分离PVC片材及PET片材,因为PVC及PET的脆性不同,所以细碎后所得PVC及PET片材大小有异,因而可经筛分将两者分开。
但PET瓶颈部和底部材料在细碎过程中的行为与PVC相似,所以这部分材料还会混杂在PVC中而不能分开。
还可采用泡沫浮选或静电分离PVC及PET。
4.3化学法
PVC碎屑可在充氧的氢氧化钠溶液中,于150-260摄氏度及高压下被氧化为草酸和苯酸。
在最佳条件下,ItPVC
可生成600kg草酸及300kg苯酸。
在氢氧化钠溶液浓度低于15mol/L时,提高溶液浓度,草酸生成量增加。
右图是
PVC进行的氧化反应示意图。
反应的第一步(a)是PVC脱HCI以生成多烯烃,第
二步(b)是在氧作用下通过双分子加成反应和多烯烃的环化生成芳香环,第三步(c)是芳香族化合物的液相氧化生成苯酸。
而通过液相的碱催化氧化,多烯烃、
/L的氢氧化钠溶液完全分解。
此法
分压下,PVC碎屑可在12h内被浓度为15mol
可用于回收处理含填料的
PVC或软PVC,
因为软PVC中的增塑剂(如苯二甲酸酯)此时也
芳香族化合物及苯酸三者均可转化为草酸及CC2。
在2500c及5MPa的氧
可被氧化为草酸。
五、PVC回收利用的应用
5.1木塑复合材料
以废旧PVC塑料、PVC树脂和植物纤维为原料,经特殊加工工艺复合而成的PVC木
塑复合材料可用于生产木塑托盘、货架、地板等。
尤其是地板,可用于化工车间,经久耐
用。
由于PVC木塑复合材料制成的托盘的综合性能高于木制托盘和全塑托盘,而且在耐酸
碱性、耐水性、耐用性、尺寸稳定性、可回收性等方面优于木质托盘,因此得到广泛应用。
江苏省玛维斯德塑料公司引进台湾生产线,用热压法生产的半硬质印花地砖,其底层每年
消耗废JBPVC农膜数干吨,所得到制品符合GB4085—83规定。
辽宁建平县橡胶
厂将废旧PVC薄膜破碎为币3X3mm粒状物或中5mm片状物,再与新料以50/50或2_5/75配比,生产出的钙塑地板外观与纯PVC制品相同,拉伸强度达4.OMPa,邵氏硬度96,此法为废PVC农膜回收开辟了途径。
5.2再生的PVC发泡塑料鞋
再生的PVC发泡塑料鞋,其配方有2种,其一为:
90份(质量份数,下同)废的PVC(注塑鞋底、薄膜、泡沫鞋底三者的质量之比为3:
2:
5)、10份新PVC(聚合度
为1300)、10份改性剂丁腈橡胶、氯化聚乙烯的质量之比为6:
4)、8份增塑剂
(邻苯二甲酸二辛酯)、1.5份三盐、12份CaCQ、5份AC发泡剂、0.1份交联
剂(过氧化异丙苯),其生产工艺与原工艺相同:
其二为:
生产PVC泡沫塑料的边角料
30kg、新料粉料10kg、废旧PVC薄膜5kg,其中的新料粉料配方如下:
PVC
(X024)为100份、DQP为25份、三碱式硫酸铅(粉料)为0.5份、DBP为30份、硬脂酸钡为0.7份。
河南淮阳南乐鞋厂用废旧PVC,采用新的加工配方,重新生产出
发泡PVC粒料,用于注塑鞋底、地板、天花板及贵重仪器的包装材料,这种再生发泡料塑
化性能好,无生料,无焦料,发泡均匀,每吨成本约低于新料1000元。
5.3PVC人造革
PVC人造革是由PVC塑料和布复合而成的,为了对其再生利用,在分离前先将其切
割成较小的碎片,装入带有夹套的槽中并密闭,而后通入惰性气体和四氢呋喃的溶剂,搅
拌均匀,再加热至溶剂的沸点以下,即可萃取出PVC塑料。
用这种PVC再生料制作地板
砖的配方为:
100份回收PVC塑料、5份三盐稳定剂、0.4份硬脂酸、80份轻质CaCO、2份消泡剂、O8份硬脂酸铅,捏合温度80〜1dcc,时间为20〜3
0min;
塑炼温度160〜170cc,时间10〜12mIn,切碎料粒的尺寸
为3mmX4mmx3ram。
重新造粒的方法是:
将经分拣洗净的废旧PVC鞋料在双辊炼塑机上混炼,此时,依据废料的具体来源和质量,加入各种精添加剂,经充分混炼后
出片、切粒、经过滤挤出,制得再生粒料。
5.4PVC壁纸
PVC壁纸是由PVC塑料和纸复合而成的,它的再生处理工艺是:
先用加热的方法使PVC
膜收缩,然后用空气分离机将两者分离;
或用湿浆法,在搅拌机作用下使纸浆流出:
也
可用电动分离法,在电场的作用下将纸分离。
用这种再生塑料制作的再生软质PVC管材的
配方为:
i00份废PVC塑料、10份DPB增塑剂、2.5份三盐稳定剂、0.3份硬脂酸钡、0.3份硬脂酸铝、0.1份石蜡、10份CaCO;
、适量的颜料。
宁波工艺塑料厂运用共混改性技术,改善了废旧PV(再生料的力学性能,扩大了再生料的用途,该厂以废
旧PVC塑料和共混物改性,制得的泡沫PVC制品主要性能已达到GB3087—83指标,
优于单用NBR改性的废旧PVC再生制品,此外加入少量交联剂更能明显提高再生制品强度及尺寸稳定性,同时又不影响再加工时的热塑性。
结语
PVC是性能优良,产量仅次于聚烯烃的塑料,在建材、包装、交通运输等行业获得了
广泛的应用。
但是,由于潜在的对环境的不良影响的问题,加上回收利用难度较大,PVC
在最近十几年遭到非议。
有关PVC对环境影响的客观研究表明,PVC的环境问题并没有人
们想象的那么严重。
同时,PVC机械回收、化学回收和热能回收的技术正在趋于成熟,具
有产业化前景,因此,PVC的发展表现出新的活力。
但是,在发展PVC的同时,仍然必
须充分估计PVC的潜在问题,尽量将PVC用作长寿命的产品,产品的设计必须考虑便于
日后回收利用,并加紧PVC回收利用的产业化研究。
参考文献
1方长青李铁虎经德齐,包装废弃聚合物的回收及再利用技术研究进展,《材料导报》
2007年3月
2欧育湘,刘治国,回收废旧PV(新技术,江苏化工出版社,2003年12月
3欧育湘,回收和再利用废旧塑料的新技术,北京理工大学材料学院,2004年2月
4柯伟席王澜,废旧PVC塑料的回收利用,塑料制造,2009年9月
5贾有青,关于PVC塑料再生循环的探析,上海塑料,2005年12月
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