第2 卷第 期2 年9月
高分子材料科学与工程
POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING
No. Vol.2 Sept.2
废旧高分子材料回收利用的进展
曹
艳 邱清华 郭宝春 贾德民
华南理工大学材料学院 广东广州 1
摘要 概述了目前高分子材料的回收利用情况 在列举原有废旧聚合物回收途径的同时 详细说明了废旧聚合物回收利用的新进展 如生物侵蚀法回收废橡胶 回收橡胶与热塑性塑料的共混体 废胶粉粒子添加到水泥中 热解废塑料 塑料 再生木材 废塑料和玻璃复合商用砖等等O关键词 回收利用 再生利用 废旧高分子材料中图分类号 .1
文献标识码 A
文章编号 1 2
随着城市的人口增长 社会和科学技术的飞速发展和人们消费习惯的改变 固体废物大量增长O进入21世纪 人类面对的主要难题之一就是废物处理O由于大部分高分子材料不能生物降解 如何处理废旧橡胶~塑料就成为一个日益迫切的环境和经济问题O
2.1
废橡胶的回收方法
2.1.1填埋 填埋是早期废弃橡胶产品的处理方法之一 但是近年来随着填埋场地的减少和填埋费用的激增[2] 这种废橡胶的处置方法已不再可行O从Tab.1[ ]中看出 除了法国和意大利外 用填埋来处理废橡胶的这种趋势日趋减少 甚至一些国家已经禁止使用O而填埋废橡胶所带来的环境问题却可以通过回收利用使之大
1
一般废旧高分子材料的回收方法
高分子材料有质量轻 柔韧性好 通用性好
]
大减小[ O
等诸多优点 因而得到了广泛的应用O在完成它们的使用寿命后 废旧高分子材料可以回收再利用O一般废旧高分子材料的回收如Fig.1所
示[1]O
2.1.2作为燃料使用 废橡胶有时可作为一种燃料 将废橡胶切成碎片在锅炉中燃烧获得能量[ ]O尽管这种方法产生空气污染的新问题 但是它仍然不失为一种低成本的废橡胶的回收方法O
2.1.3减少废料[6] 各国橡胶工业对生产过程中产生的废料回收都倍加重视O对于橡胶工业生产过程中出现的各种废料采取下列一些措施 1 研究设计不产生废料的工艺 2 对不可避免出现的废料 设法做到1 %的回收利用 广泛使用焦烧防止剂 控制炼胶~压延~压出工艺出现自硫胶 对偶尔产生的自硫胶用新的化学塑解剂塑化 加工成返回胶使用 对硫
fig.1Recoveryofwastepolymer
化过程中出现的边角废料和废品全部实现再生 制成简易再生胶或作为热能燃料利用O
2
废橡胶的回收利用
收稿日期 2 2 9 1
基金项目 国家自然科学基金资助项目
作者简介 曹
艳 19 - 女 硕士生.
联系人 邱清华
E mail cygrasy sina.com
34
高分子材料科学与工程
2004
年
2.1.4橡胶的循环利用,废橡胶的循环利用主要有直接利用和物理化学加工利用两大类{包
Tab.1
MethodoftreatmentRetreading(%)Recycled(%)Energy(%)Landfill(%)Export(%)
France1996
201615454
Germany199617.511.546.5416
括橡胶废制品的改制{制再生胶利用{制胶粉(GRT)利用以及热分解回收化工原料[7]等O
Currentrubberwastesituation
Italy[1**********]02
UK[1**********]32.5
Belgium[1**********]25
Netherlands
1996
6012280NA
Sweden1996512.56457
2872U.S.A.1994
收{该材料可广泛用于工业制品{尤其在休闲和体育用品业中大有作为O
2.2.3废胶粉粒子添加到水泥中[16],胶粉粒子的表面用饱和NaOH水溶液改性20min后{加入水泥浆中增加其粘结力{其力学性能如弯曲强度{断裂能有所提高O因为胶粉粒子作为添加剂而不是填充剂加入{所以橡胶粒子的加入提高了韧性~减少了样品的多孔性ONaOH的表面处理增强了橡胶和基体间的粘合力O使用改性后的胶粉粒子作为添加剂{而不是作为一种粗集料加入到水泥为基体的材料中{所得到的材料在工程强度要求不高的场合如公路建设是很有前途的O3
塑料的回收利用
塑料以其独有的性能广泛地应用到农业{汽车工业{电力电子业等O越来越多的塑料在工业和日常中使用{于是废塑料的处置成为世界性的问题[17]O3.1
废塑料的回收方法
3.1.1填埋,与填埋废橡胶一样{这种方法已渐少用[18]O
3.1.2焚烧,焚烧废塑料可产生热量{但是其有机组分完全被破坏{并对环境产生不利影响[19]O3.1.3再生利用,在美国{塑料再生利用回收的例子几乎仅仅局限于pET做软饮料瓶O因为它可以熔融再加工成含纤维的绝缘体{可用于夹克制造业{汽车内部材料{地毯{或者再模压成新的瓶子[20]O
3.1.4生物降解,生物降解并不是处理废塑料的主要方法O实际上只有比例很少的塑料(骨类固定物{医用手术缝合线等)是可生物降解的[21]O3.2
回收利用废塑料的新进展
Fig.2
ComparingtheperformanceofelastomeralloywiththatofPPsimplyblendingandthermoplas-ticelastomer
D,tensilestrength(Mpa);D,elongationatbreak(%).
2.2
回收利用废橡胶的新进展
2.2.1生物工艺过程,众所周知{生物侵蚀天然胶乳是非常容易的[8]{人们曾考虑用生物降解处理橡胶制品[9]OStraubet[10]等人研制出了一种生物工艺过程O为使废橡胶降解{将胶粉放入含有微生物的水悬浊液中{通入空气直至硫磺或硫酸分离出来O这是一种采取简化方式获得回收橡胶和硫磺的过程O此外{Steinbuchel[11]在最近的论文中研究了微生物对橡胶材料的侵蚀{借此来评价生物工艺学对回收废旧橡胶产品的可能贡献O他指出{将富集微生物的水悬浊液同胶粉一起培养几个月后{可促进微生物的增长O对NR和SBR而言{效果尤为明显O
2.2.2回收橡胶与热塑性塑料的共混体[12~15],胶粉(GRT)与热塑性塑料共混是一较好的废橡胶回收途径O将等规聚丙烯~废胶粉及一些添加剂投入密炼机中混炼{经动态稳定过程后{胶粉与塑料基质形成很好的结合{得到一种廉价的~性能与热塑性弹性体相近的新材料O所制备的弹性体合金具有良好的热塑性塑料的加工性能{而且属于环保型材料{可以像热塑性塑料一样回
第5期
曹
艳等:废旧高分子材料回收利用的进展
35
]
3.2.1热解法[21 2 :这种方法是在适当的温度和压力下(大约4OOC和3.5MPa) 通入惰性气
商业建筑材料的美好前景0
结论
高分子材料由于很难生物降解 因此它的处置就成为一个严重的环境问题0填埋是早期处理废旧高分子材料的方法之一 但是随着填埋场地的减少和填埋费用的激增 这种方法已不再可行0在石油资源紧缺的今天 废旧聚合物作为具有高附加值的能源 其回收不容忽视0焚烧和热解就是从能源回收的角度进行的 但是后者是比体加热分解废塑料 破坏它们原有结构以得到低聚物 这种方法不同于常规破坏性方法 因为它的反应产物有附加价值 可用作燃料或某些石化工业的原材料0所得的汽相和液相产物是烃类和其它有机化合物的混合物 其成分视废塑料的组分而定0因此热解废塑料是一种将废塑料转变成具有经济价值的碳氢化合物的重要废物处理方法0
3.2.2生产s木材s法[2 ]
:美国两家公司已率先生产出一种类似s木材s的塑料制品 这种s再生
木材s可像普通木材一样加工成各种产品0据测试 这种s再生木材s的使用寿命在5O年以上 可取代化学处理木材 由于这种s木材s不怕潮湿 耐腐蚀 所以特别适合潮湿 有流水和腐蚀介质场所用以代替木材制品(公园长椅 船坞组件)0
(a)l5%glasscompositioncompressedatZOC
(b)45%glasscompositioncompressedatZOCFig.3Sectionsofglasticcompositebrick(scaleshown
in(a))
3.2.3玻璃与塑料复合而成的样品砖[26]:一种由玻璃 塑料复合而成的样品砖已经研制出来0多种塑料组分包括聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯以及ABS 相同的粒径形态 较窄的尺寸范围和尺寸分布与近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料复合材料 其中玻璃的质量百分比可为l5% 3O% 45%0这种材料能在Z35C模压成标准的粘土砖形状0当温度在ZOC 5OC范围变化时 经过抗压实验 发现其断裂应力是普通粘土砖的两倍多0制备这种试样时不需要区分热塑性塑料和热固性塑料0这是个相当具有吸引力的优点这种样品砖诠释了将废塑料和玻璃应用到
前者更有应用前景的方法0焚烧会破坏废旧高分子材料的有机成分并释放危害环境的有毒物质 但是由于其成本低 所以至今仍在采用0热解法是一种不同于常规的破坏性方法 因为它的反应产物有附加价值 可以用作燃料或者某些工业的原材料0因此 热解是将废旧高分子材料转变成具有经济价值的碳氢化合物的重要废物处理方法0
毫无疑问 在所有方法中 回收再生利用废旧高分子材料当然是最令人向往的0而除了原有的再生利用方法外 近年来又出现了许多新方法 譬如用微生物侵蚀胶粉对其改性使之能再硫化 回收橡胶与热塑性塑料的弹性体 胶粉用NaO~水悬浊液改性后添加到水泥中 以及由玻璃和塑料复合模压而成的商业砖等等0这些新思路无一不为缓解当今世界的填埋问题带来了希望0
参考文献:
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于清溪(YUOing-Xi).橡塑技术与装备(ChinaRubber/PlasticsTechnologyandEguipment) ZOOl Z7(Z):l3.[7]
黄发荣(~UANGFa-rong) 陈
涛(C~ENTao) 沈学
宁(S~ENXue-ning).高分子材料的循环利用(Recy-clingofWastePolymer).北京:化学工业出版社(Bei-jing:ChemistryIndustryPress) ZOOO:l.[8]
Schnecko~.KautchukGummiKunststoffe l974 Z7:
36[9][10]
高分子材料科学与工程
2004年
BeckmanJA.RubberChem.Technol.*1974*47:597.StraubeG*StraubeE*NeumannW*etal.U.S.Patent*5*275*948(1994).
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[18]Shent~*PughRJ*ForssbergE.Resources*Conserva-tionandRecycling*1999*25:85.
RECENTDEVELOPMENTINRECYCLINGAND
RECLAMATIONOFWASTEPOLYMER
CA Yan*OiuOing-hua*GU Bao-chun*JIADe-min(MaterzalSlzenleDepartmentofSouthChznaUnzUerSzty
ofTelhnology*Guangzhou510640*Chzna)
ABSTRACT:Sincepolymericmaterialsdonotdecomposeeasily*disposalofwastepolymersisaseriousenvironmentalproblem.Sorecyclingandreclamationofwastepolymerisnextdecadesoftargetedsustainabledevelopment.Somerecyclingandreusingwayshavebeenfoundandapplied.Andthereareothernewrecyclingapproaches*suchasbiotechnologicalprocessesforreclaimingrubber*useoftirerubberparticlesasadditiontocementpaste*pyrolysisofplasticwaste*glasticcompositeprototypes*etc.
Keywords:polymerrecycling;polymerreusing;wastepolymer
废旧高分子材料回收利用的进展
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
曹艳， 邱清华， 郭宝春， 贾德民
华南理工大学材料学院,广东,广州,510640高分子材料科学与工程
POLYMER MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING2004,20(5)4次
1.Carvalho S;Murr L E;Arrowood R M 查看详情[外文期刊] 1998(05)2.胡其非;吴鸿强 查看详情 1998
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12.Pinto F;Gulyurtlu I;Gonc M,alves;I Cabrita,P Costa Proceedings of Recycle 97 199713.Pinto F;Gulyurtlu I;Gonc M,alves;I Cabrita,P Costa Proceedings of Seventh ISWA 199614.Pinto F;Gulyurtlu I;Gonc M,alves;I Cabrita Proceedings of Recycle 95 199515.Pinto F;Costa P;Gulyurtlu I 查看详情[外文期刊] 199916.Rebeiz V S;Fowler D W;Paul D C 查看详情 199317.Curlee T R;Das S Plastic Wastes 1991
18.Shent H;Pugh R J;Forssberg E 查看详情[外文期刊] 1999
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20.Segre N;Joekes I 查看详情 2000(09)21.Sharpe P J;Baker W E 查看详情 199322.Kautsch H S 查看详情 199423.Brussel M L 查看详情 199024.Michal H 查看详情 1999
25.Linos A;Steinbuchel A 查看详情 199826.Straube G;Straube E;Neumann W 查看详情 1994
1.龚英 循环经济下社会逆向物流的创新[期刊论文]-科技管理研究 2006(9)
2.张静.姚正军.邱宁 回收汽车用废旧塑料制备复合板材的力学性能[期刊论文]-材料科学与工程学报2006(3)
3.李凤仪.熊裕华 镧离子掺杂纳米TiO2光催化降解聚乙烯薄膜的研究[期刊论文]-中国稀土学报2005(4)
4.熊裕华 固相光催化降解聚乙烯塑料薄膜的研究[学位论文]博士 2005
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gfzclkxygc200405008.aspx
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文章编号 1 2
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2.1
废橡胶的回收方法
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1
一般废旧高分子材料的回收方法
高分子材料有质量轻 柔韧性好 通用性好
]
大减小[ O
等诸多优点 因而得到了广泛的应用O在完成它们的使用寿命后 废旧高分子材料可以回收再利用O一般废旧高分子材料的回收如Fig.1所
示[1]O
2.1.2作为燃料使用 废橡胶有时可作为一种燃料 将废橡胶切成碎片在锅炉中燃烧获得能量[ ]O尽管这种方法产生空气污染的新问题 但是它仍然不失为一种低成本的废橡胶的回收方法O
2.1.3减少废料[6] 各国橡胶工业对生产过程中产生的废料回收都倍加重视O对于橡胶工业生产过程中出现的各种废料采取下列一些措施 1 研究设计不产生废料的工艺 2 对不可避免出现的废料 设法做到1 %的回收利用 广泛使用焦烧防止剂 控制炼胶~压延~压出工艺出现自硫胶 对偶尔产生的自硫胶用新的化学塑解剂塑化 加工成返回胶使用 对硫
fig.1Recoveryofwastepolymer
化过程中出现的边角废料和废品全部实现再生 制成简易再生胶或作为热能燃料利用O
2
废橡胶的回收利用
收稿日期 2 2 9 1
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年
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Tab.1
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France1996
201615454
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括橡胶废制品的改制{制再生胶利用{制胶粉(GRT)利用以及热分解回收化工原料[7]等O
Currentrubberwastesituation
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UK[1**********]32.5
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Netherlands
1996
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2.2.3废胶粉粒子添加到水泥中[16],胶粉粒子的表面用饱和NaOH水溶液改性20min后{加入水泥浆中增加其粘结力{其力学性能如弯曲强度{断裂能有所提高O因为胶粉粒子作为添加剂而不是填充剂加入{所以橡胶粒子的加入提高了韧性~减少了样品的多孔性ONaOH的表面处理增强了橡胶和基体间的粘合力O使用改性后的胶粉粒子作为添加剂{而不是作为一种粗集料加入到水泥为基体的材料中{所得到的材料在工程强度要求不高的场合如公路建设是很有前途的O3
塑料的回收利用
塑料以其独有的性能广泛地应用到农业{汽车工业{电力电子业等O越来越多的塑料在工业和日常中使用{于是废塑料的处置成为世界性的问题[17]O3.1
废塑料的回收方法
3.1.1填埋,与填埋废橡胶一样{这种方法已渐少用[18]O
3.1.2焚烧,焚烧废塑料可产生热量{但是其有机组分完全被破坏{并对环境产生不利影响[19]O3.1.3再生利用,在美国{塑料再生利用回收的例子几乎仅仅局限于pET做软饮料瓶O因为它可以熔融再加工成含纤维的绝缘体{可用于夹克制造业{汽车内部材料{地毯{或者再模压成新的瓶子[20]O
3.1.4生物降解,生物降解并不是处理废塑料的主要方法O实际上只有比例很少的塑料(骨类固定物{医用手术缝合线等)是可生物降解的[21]O3.2
回收利用废塑料的新进展
Fig.2
ComparingtheperformanceofelastomeralloywiththatofPPsimplyblendingandthermoplas-ticelastomer
D,tensilestrength(Mpa);D,elongationatbreak(%).
2.2
回收利用废橡胶的新进展
2.2.1生物工艺过程,众所周知{生物侵蚀天然胶乳是非常容易的[8]{人们曾考虑用生物降解处理橡胶制品[9]OStraubet[10]等人研制出了一种生物工艺过程O为使废橡胶降解{将胶粉放入含有微生物的水悬浊液中{通入空气直至硫磺或硫酸分离出来O这是一种采取简化方式获得回收橡胶和硫磺的过程O此外{Steinbuchel[11]在最近的论文中研究了微生物对橡胶材料的侵蚀{借此来评价生物工艺学对回收废旧橡胶产品的可能贡献O他指出{将富集微生物的水悬浊液同胶粉一起培养几个月后{可促进微生物的增长O对NR和SBR而言{效果尤为明显O
2.2.2回收橡胶与热塑性塑料的共混体[12~15],胶粉(GRT)与热塑性塑料共混是一较好的废橡胶回收途径O将等规聚丙烯~废胶粉及一些添加剂投入密炼机中混炼{经动态稳定过程后{胶粉与塑料基质形成很好的结合{得到一种廉价的~性能与热塑性弹性体相近的新材料O所制备的弹性体合金具有良好的热塑性塑料的加工性能{而且属于环保型材料{可以像热塑性塑料一样回
第5期
曹
艳等:废旧高分子材料回收利用的进展
35
]
3.2.1热解法[21 2 :这种方法是在适当的温度和压力下(大约4OOC和3.5MPa) 通入惰性气
商业建筑材料的美好前景0
结论
高分子材料由于很难生物降解 因此它的处置就成为一个严重的环境问题0填埋是早期处理废旧高分子材料的方法之一 但是随着填埋场地的减少和填埋费用的激增 这种方法已不再可行0在石油资源紧缺的今天 废旧聚合物作为具有高附加值的能源 其回收不容忽视0焚烧和热解就是从能源回收的角度进行的 但是后者是比体加热分解废塑料 破坏它们原有结构以得到低聚物 这种方法不同于常规破坏性方法 因为它的反应产物有附加价值 可用作燃料或某些石化工业的原材料0所得的汽相和液相产物是烃类和其它有机化合物的混合物 其成分视废塑料的组分而定0因此热解废塑料是一种将废塑料转变成具有经济价值的碳氢化合物的重要废物处理方法0
3.2.2生产s木材s法[2 ]
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木材s可像普通木材一样加工成各种产品0据测试 这种s再生木材s的使用寿命在5O年以上 可取代化学处理木材 由于这种s木材s不怕潮湿 耐腐蚀 所以特别适合潮湿 有流水和腐蚀介质场所用以代替木材制品(公园长椅 船坞组件)0
(a)l5%glasscompositioncompressedatZOC
(b)45%glasscompositioncompressedatZOCFig.3Sectionsofglasticcompositebrick(scaleshown
in(a))
3.2.3玻璃与塑料复合而成的样品砖[26]:一种由玻璃 塑料复合而成的样品砖已经研制出来0多种塑料组分包括聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯以及ABS 相同的粒径形态 较窄的尺寸范围和尺寸分布与近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料复合材料 其中玻璃的质量百分比可为l5% 3O% 45%0这种材料能在Z35C模压成标准的粘土砖形状0当温度在ZOC 5OC范围变化时 经过抗压实验 发现其断裂应力是普通粘土砖的两倍多0制备这种试样时不需要区分热塑性塑料和热固性塑料0这是个相当具有吸引力的优点这种样品砖诠释了将废塑料和玻璃应用到
前者更有应用前景的方法0焚烧会破坏废旧高分子材料的有机成分并释放危害环境的有毒物质 但是由于其成本低 所以至今仍在采用0热解法是一种不同于常规的破坏性方法 因为它的反应产物有附加价值 可以用作燃料或者某些工业的原材料0因此 热解是将废旧高分子材料转变成具有经济价值的碳氢化合物的重要废物处理方法0
毫无疑问 在所有方法中 回收再生利用废旧高分子材料当然是最令人向往的0而除了原有的再生利用方法外 近年来又出现了许多新方法 譬如用微生物侵蚀胶粉对其改性使之能再硫化 回收橡胶与热塑性塑料的弹性体 胶粉用NaO~水悬浊液改性后添加到水泥中 以及由玻璃和塑料复合模压而成的商业砖等等0这些新思路无一不为缓解当今世界的填埋问题带来了希望0
参考文献:
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RECLAMATIONOFWASTEPOLYMER
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ofTelhnology*Guangzhou510640*Chzna)
ABSTRACT:Sincepolymericmaterialsdonotdecomposeeasily*disposalofwastepolymersisaseriousenvironmentalproblem.Sorecyclingandreclamationofwastepolymerisnextdecadesoftargetedsustainabledevelopment.Somerecyclingandreusingwayshavebeenfoundandapplied.Andthereareothernewrecyclingapproaches*suchasbiotechnologicalprocessesforreclaimingrubber*useoftirerubberparticlesasadditiontocementpaste*pyrolysisofplasticwaste*glasticcompositeprototypes*etc.
Keywords:polymerrecycling;polymerreusing;wastepolymer
废旧高分子材料回收利用的进展
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
曹艳， 邱清华， 郭宝春， 贾德民
华南理工大学材料学院,广东,广州,510640高分子材料科学与工程
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