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塑料回收那些事,先从老化说起

2015-11-27 14:04:49 江门市携成机械有限公司 阅读

混色机

塑料制品在由树脂第一次成型加工直到回收再利用,经历着一系列老化过程,塑料老化大大影响它们的再生性(循环性)。使用过的塑料制品的性能往往也达不到原始材料的性能,塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。

  塑料的老化主要是环境降解,其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解等。

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塑料树脂的老化历程
  原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂,塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程,有热老化和力老化;产品中存留残余应力,使老化更加容易;塑料容器或制品离开加工厂,在运输和贮存过程中要受阳光的照射,大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中,例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力,会发生化学降解、环境应力开裂等老化。

  当塑料制品回收并循环使用时,亦要经历一系列老化过程,非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。

  某些塑料制品通过适当的技术(如添加稳定剂)可以达到或接近原始料的性能,但对于老化严重的制品,进行一级或二级循环是不适合的。塑料材料在加工、贮存、使用过程中的老化机理各不相同,对循环再利用也会有不同影响。

2热老化
  热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。

  热降解过程有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程,可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。

  热氧化降解与热降解类似,主要是在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程,降解产物往往是氧化物,如醇、醛、酸等物质。

  湿气的作用会使聚合物发生水解而加速老化,尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面,在加工前如不进行适当的干燥处理,在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低,甚至降低材料的性能,不能满足使用要求。 

3大气老化

  当材料暴露在大气中很自然会缓慢变质。高分子材料在使用、贮存或处理时,也同样暴露在一定的气候因素中,这些因素会大大影响其性能,对高分子材料有重要影响的因素有太阳辐射、氧、温度、水和大气污染。

  大气老化过程中会发生许多反应,如聚合物主链的断裂,侧基的裂开,增塑剂的挥发,增塑剂、稳定剂、染料、填料等的化学分解,形成新基团的反应,缔合键(如氢键)的形成和消失,取向(结晶)区的形成和解取向(结晶消失)。有时多种反应同时发生和结合发生。因此,高分子材料的耐候预测往往比较困难。
4老化对于塑料再生利用的影响

  一些研究工作表明,高分子化学结构变化和使用时污染物的引入影响着再循环利用,有正反两方面的效果,即老化使循环材料的性能变差,同时老化高分子有时在循环利用时其中某些性能反而有所提高。因此在此领域中的研究有待于继续进行。

  聚烯烃(PE或PP)的稍微氧化将影响物品的机械性能,然而当氧化LDPE循环利用时,可以改善其性能,如下表所示。由此可见氧化的聚合物性能变坏,但经循环,其性能接近新原料水平。这表明氧化聚乙烯的循环可以修复聚合物性能的损坏。这可能是聚合物的非结晶区被氧化,经加工,聚合物晶区和非晶区经熔融后再混合,使结构重新组合。

  LDPE循环前后的性能


  然而人们也注意到再生高分子材料比原始材料更容易氧化。比较有趣的是当光氧化PE和尼龙-6混合时,其共混物的性能优于原始料与尼龙-6的共混物,原因是尼龙-6与PE的相容性不好,但氧化PE的极性大大提高,甚至有些基团如羰基可以与酰胺基作用,从而增加它们的混容性,故共混物的性能更好。因此尼龙-6与氧化聚乙烯可以共挤出,是一种回收利用的有效方法。

  高分子材料在加工、使用等过程中,添加剂会发生反应、迁移或挥发,其含量大大减少,因此在再循环利用时,需补加添加剂,以提高或改善再生制品的性能。

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