聚苯乙烯泡沫資源化關(guān)鍵技術(shù)研究

李志杰，張文杰，羅京科

（上海英科實(shí)業(yè)有限公司，上海 201417）

聚苯乙烯泡沫資源化關(guān)鍵技術(shù)研究

李志杰，張文杰，羅京科

（上海英科實(shí)業(yè)有限公司，上海 201417）

介紹了廢舊聚苯乙烯（PS）泡沫塑料的回收概況、來(lái)源與分類(lèi)、回收工藝和方法、回收技術(shù)瓶頸，重點(diǎn)討論了熔融造粒法回收和改性廢舊聚苯乙烯（PS）泡沫塑料的工藝與進(jìn)展，不同造?；厥展に囘m合的原料種類(lèi)，資源化利用的方向等，并對(duì)不同回收工藝的聚苯乙烯粒子性能作出了比較。

聚苯乙烯；泡沫；資源化；再生

1 廢舊聚苯乙烯泡沫塑料回收概況

聚苯乙烯（PS）泡沫塑料（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PS泡沫塑料）具有優(yōu)異持久的保溫隔熱性、獨(dú)特的緩沖抗震性、抗老化性和防水性，因此在建筑、包裝、電子電器產(chǎn)品、船舶、車(chē)輛和飛機(jī)制造、裝飾裝潢材料、房屋建筑等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地方便了人們的生活。但其中50%以上是電子電器減震包裝、魚(yú)箱和農(nóng)產(chǎn)品等保鮮包裝，這些制品一次性使用后即被遺棄成無(wú)用的垃圾，因PS泡沫塑料具有耐菌性、耐候性、耐腐蝕性，在有氧狀態(tài)下300年才能完全降解。大量的廢棄PS泡沫塑料散落在自然環(huán)境中，成為影響人類(lèi)地球生存環(huán)境的“白色污染”，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)8個(gè)州、日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣省等國(guó)家和地區(qū)曾立法禁止或限制使用PS泡沫塑料餐具。1999年，中國(guó)原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布6號(hào)令，禁止生產(chǎn)和使用一次性PS泡沫塑料餐具。然而各種禁止和限制措施并未有效改善白色泡沫污染問(wèn)題。各國(guó)通過(guò)不斷地探索和實(shí)踐，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和革新，逐步解決了PS廢棄泡沫塑料的回收難題，使得大規(guī)?；厥諒U棄PS泡沫塑料成為可能。

目前全球每年約產(chǎn)生廢棄PS泡沫塑料580萬(wàn)t，其中中國(guó)每年產(chǎn)生約180萬(wàn)t，除少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家外，其他國(guó)家的廢棄PS泡沫材料并未得到有效回收。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前北歐國(guó)家和日本PS泡沫塑料回收再生利用率為72%，韓國(guó)為64%，而其余國(guó)家和地區(qū)的PS泡沫塑料回收再生利用率僅為10%～30%。在我國(guó)，由于回收機(jī)制不夠完善，導(dǎo)致PS廢棄泡沫塑料70%被掩埋或者焚燒，僅有30%被回收利用，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此必須加大資源的回收與再利用，走循環(huán)回收利用的綠色發(fā)展道路。

2 廢棄PS泡沫塑料的來(lái)源與分類(lèi)

PS泡沫塑料的使用壽命較短，其中約50%的PS泡沫制品使用壽命僅有2年，97%的PS泡沫制品使用壽命不超過(guò)10年，導(dǎo)致廢棄PS泡沫塑料逐年增加。從產(chǎn)品種類(lèi)上來(lái)說(shuō)，廢棄的PS來(lái)源主要有一次性泡沫包裝材料、泡沫減震材料、一次性飯盒、一次性容器，家用物品、兒童玩具、管道、保溫板、建材以及工廠加工過(guò)程中的機(jī)頭料、邊角料等?；厥者^(guò)程中可以按照廢棄PS泡沫塑料的制品來(lái)源、形態(tài)、料性、雜質(zhì)含量、水分含量、原材料的純度等進(jìn)行分類(lèi)。

2.1 按制品來(lái)源分類(lèi)

單一塑料制品、同類(lèi)塑料制品和混合塑料制品。其中，按制品來(lái)源PS可分為：?jiǎn)我凰芰现破?，如PS泡沫魚(yú)盒子、大型企業(yè)的邊角料等；同類(lèi)塑料制品，如各種家用電器包裝材料、各種減震材料等；混合塑料制品，如回收站回收的各種廢棄PS泡沫塑料。其中單一塑料制品和同類(lèi)塑料制品的回收利用價(jià)值較高，可以回收制作高品質(zhì)PS顆粒。

2.2 按廢棄PS泡沫塑料的形態(tài)分類(lèi)

未壓縮PS泡沫塑料、PS冷壓泡沫塑料、PS熱壓泡沫塑料、PS熱熔餅塊。其中未壓縮PS泡沫塑料直接回收運(yùn)輸成本較高，生產(chǎn)效率較低。

2.3 按PS泡沫塑料的料性分類(lèi)

按料性可分為：純PS泡沫塑料、含阻燃劑PS泡沫塑料、含PE的PS泡沫塑料、含EVA的PS泡沫塑料等。

2.4 按等級(jí)分類(lèi)

根據(jù)廢棄PS泡沫塑料的來(lái)源、料性、形態(tài)、雜質(zhì)水分含量等信息對(duì)回收材料進(jìn)行綜合評(píng)估，劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等不同等級(jí)。將廢棄PS泡沫塑料分級(jí)回收，在提高回收企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，可以最大限度地保持回收材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，做到物盡其用。

3 廢舊PS泡沫塑料的回收方法與瓶頸

目前，廢棄PS泡沫塑料的回收利用主要有以下幾種方法。

3.1 焚燒法回收熱能

焚燒法回收熱能是將廢棄PS泡沫塑料置于特殊的焚燒爐中燃燒，回收熱量，以替代部分燃料。PS的熱值高達(dá)4 600 kJ/kg，超過(guò)了燃油4 400 kJ/kg的平均熱值，可部分替代煉鐵、發(fā)電、燃燒鍋爐的燃料。燃燒法雖然可以獲得熱能，但需要使用專(zhuān)門(mén)的燃燒高爐，否則PS燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生苯乙烯、二惡英等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成二次污染。焚燒法雖然回收了部分熱能，但回收裝置成本較高，而且材料的使用價(jià)值也沒(méi)有得到充分的利用。

3.2 化學(xué)熱裂解回收苯乙烯單體

PS在高溫下很容易分解成芳香族化合物。采用高溫?zé)崃呀夥梢允箯U棄PS泡沫材料裂解為C1-C4烴等氣相產(chǎn)物和苯乙烯、芳香烴等液相產(chǎn)物。在580℃下，PS可裂解得到65%的苯乙烯單體和10%的低聚物。據(jù)報(bào)道，Kaminsky等間接地利用加熱流化床高溫裂解PS，主要生成了單體、脂肪族碳?xì)浠衔锖头枷阕逄細(xì)浠衔??；瘜W(xué)熱裂解法是優(yōu)質(zhì)回收的途徑之一，缺點(diǎn)是回收過(guò)程中能源消耗較大，工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中還存在回收率偏低與回收設(shè)備上容易碳化積料的問(wèn)題。

3.3 溶劑法回收

溶劑法回收廢棄PS泡沫塑料不需要經(jīng)過(guò)高溫過(guò)程，回收制品性能接近懸浮法制得的PS，而且由于產(chǎn)品是直接得到的圓球形顆粒，可以浸漬發(fā)泡制作泡沫塑料。其工藝流程見(jiàn)圖1。

溶劑法回收廢棄PS泡沫塑料可以最大程度地保持材料的物理化學(xué)性能，制得的再生料性能優(yōu)良，使用范圍廣，可用于替代新料制造高檔PS塑料制品。但目前溶解PS的溶劑如苯及苯的衍生物大多具有較強(qiáng)毒性，而酯類(lèi)溶劑雖然無(wú)毒，但氣味大，價(jià)格高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)報(bào)道，日本索尼中央研究所開(kāi)發(fā)出了安全性高，與PS分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似的柑桔系天然溶劑檸檬烯為溶劑的PS泡沫塑料再生處理系統(tǒng)（Rena-system）。新開(kāi)發(fā)的Rena系統(tǒng)是把廢棄PS泡沫塑料用天然溶劑檸檬烯溶解，脫泡減容約1/25，然后在再生處理設(shè)備內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾，分離溶劑，造粒，制成再生PS。溶劑回收率高達(dá)98%～99%。但檸檬烯的價(jià)格高，也不適宜大規(guī)模推廣使用。

3.4 熔融擠出法回收造粒

由于熔融擠出法回收PS泡沫塑料存在設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單、在工藝合理的情況下回收粒子性能得到較好的保持以及產(chǎn)品用途多樣化的特點(diǎn)，目前應(yīng)用較多。隨著回收技術(shù)的進(jìn)步，新的回收擠出機(jī)組和新的回收工藝不斷出現(xiàn)，使得熔融擠出法回收的PS產(chǎn)品質(zhì)量得到不斷提高，應(yīng)用不斷增加。國(guó)內(nèi)部分回收規(guī)模較大的企業(yè)近年來(lái)不斷加大研發(fā)投入，對(duì)回收設(shè)備和工藝進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，在回收水平上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。但同時(shí)也應(yīng)該看到，國(guó)內(nèi)回收市場(chǎng)管理還不規(guī)范，目前普遍存在企業(yè)規(guī)模較小、生產(chǎn)工藝落后、回收制品檔次不高及回收過(guò)程中的再污染嚴(yán)重的問(wèn)題。

3.5 其他回收方法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，廢棄PS泡沫塑料的回收PS泡沫方法不斷增多。除上述4種回收方法外，廢棄PS泡沫塑料還可經(jīng)過(guò)改性后制作油漆、涂料、膠黏劑、瀝青增強(qiáng)劑，制備印染廠污水處理的絮凝劑，經(jīng)過(guò)溴化后生產(chǎn)阻燃劑溴化PS，粉碎后與水泥混凝土混合制作保溫材料等。由于這些方法應(yīng)用相對(duì)較少，在此不一一展開(kāi)。

4 熔融造粒法回收廢棄PS泡沫塑料的再生工藝與進(jìn)展

熔融造粒是回收PS泡沫塑料的主要方法，大部分的廢棄PS泡沫塑料采用此法回收。熔融造粒法回收PS材料，在工藝合適的情況下能夠較好地保持材料的力學(xué)性能，據(jù)美國(guó)DOW化學(xué)公司的研究表明，PS在多次熱加工使用后，平均相對(duì)分子質(zhì)量降低，局部有少量分子鏈發(fā)生斷裂，經(jīng)過(guò)5次以上的循環(huán)使用后，仍然保持80%的沖擊強(qiáng)度和90%的斷裂伸長(zhǎng)率。

熔融造粒法回收PS泡沫塑料的主要工藝流程為：廢棄PS泡沫塑料壓縮、分選、粉碎、洗滌、干燥、脫泡、擠出、造粒（圖2）?；厥丈a(chǎn)的粒料可以再次加工成型為各種制品。

4.1 廢棄PS泡沫塑料的運(yùn)輸

廢棄PS泡沫塑料由于體積龐大，運(yùn)輸成本高昂，曾一度讓塑料回收企業(yè)對(duì)廢棄PS泡沫塑料回收望而卻步。國(guó)內(nèi)最大的PS回收企業(yè)之一——英科公司自主研發(fā)的GreenMax系列泡沫塑料冷壓機(jī)和熱壓機(jī)組，較好地解決了廢棄PS泡沫塑料體積龐大、難以運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，廢棄PS泡沫塑料經(jīng)過(guò)冷壓或熱壓后，體積縮小為原來(lái)的1/40，極大地降低了回收過(guò)程中的運(yùn)輸成本。壓縮設(shè)備的推廣及使用，大大降低了廢棄PS泡沫塑料的運(yùn)輸成本，使得大范圍回收成為可能。

4.2 分選

分選是廢棄塑料回收中必不可少的重要環(huán)節(jié)，分選的好壞決定了再生塑料性能的優(yōu)劣。分選過(guò)程中要去除大塊的雜質(zhì)，降低不同塑料混合造粒對(duì)再生材料性能的影響，將不同等級(jí)的廢棄塑料分別回收，以最大程度地保持回收塑料的物理化學(xué)性能。分揀過(guò)程中主要是將不同種類(lèi)的廢棄泡沫塑料分開(kāi)。在此過(guò)程中應(yīng)對(duì)材料的種類(lèi)進(jìn)行辨別，區(qū)分廢棄PS泡沫塑料和EVA-PS，PE等廢棄泡沫塑料，含阻燃劑與不含阻燃劑的廢棄泡沫，雜質(zhì)較多的和雜質(zhì)較少的廢棄泡沫塑料，不同的泡沫塑料分開(kāi)處理（表1）。例如，較干凈的家電包裝材料應(yīng)與油脂較多的一次性飯盒回收材料分開(kāi)處理。

表1 幾種廢棄泡沫塑料的區(qū)分方法

目前，應(yīng)用較多的廢棄塑料分選方法是人工分選和溶液密度法分選。而新的分選技術(shù)，如靜電分選、磁場(chǎng)分選、旋風(fēng)分選、離心分選、旋流器水選等也有了新的進(jìn)展和突破。

4.3 粉碎、洗滌

經(jīng)過(guò)分選后的大塊泡沫塑料，首先用粉碎機(jī)將廢棄的泡沫材料打成1 cm左右的碎片，然后用風(fēng)機(jī)經(jīng)輸送管路送至清洗水槽，水槽中的旋轉(zhuǎn)滑板在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中攪動(dòng)碎片并推動(dòng)碎片不斷前進(jìn)。清洗水槽一般情況下由2～3個(gè)串聯(lián)到一起，經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)清洗槽洗滌后，泡沫塑料表面的殘留污垢大部分被洗凈。對(duì)于部分干凈的家電用品包裝材料，粉碎后可以不經(jīng)過(guò)洗滌直接擠出。

4.4 干燥、脫泡

經(jīng)過(guò)洗滌的泡沫碎片進(jìn)入旋風(fēng)脫水機(jī)進(jìn)行脫水，此時(shí)脫水后的泡沫碎片可以直接進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行熔融造粒，但由于碎片的密度還是較小，且水分含量較大，直接加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒的產(chǎn)量較低，產(chǎn)品氣孔較多。在此可以選擇對(duì)泡沫碎片進(jìn)行脫泡增密處理。脫水后的泡沫碎片加入團(tuán)粒機(jī)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉攪動(dòng)泡沫碎片，泡沫碎片之間相互摩擦產(chǎn)生熱量和團(tuán)粒機(jī)自身加熱器產(chǎn)生的熱量，使泡沫碎片中的水分和部分殘留的發(fā)泡劑揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)團(tuán)粒處理后泡沫碎片的密度明顯增高，從團(tuán)粒前小于0.3 g/cm3上升至0.6～0.8 g/cm3。團(tuán)粒后泡沫碎片大多呈圓形粒狀，此時(shí)再加入擠出機(jī)進(jìn)行造粒可使產(chǎn)量大大提高。但脫泡的過(guò)程中由于PS泡沫塑料在高溫下與空氣接觸時(shí)間較長(zhǎng)，表面部分材料氧化分解，造成回收粒子的顏色變黃，性能下降。

4.5 擠出造粒

擠出造粒的主要工藝為：泡沫碎片加入擠出機(jī)后依次通過(guò)喂料段、壓縮段、計(jì)量段到達(dá)法蘭，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后到達(dá)口模（在此過(guò)程中泡沫碎片在擠出機(jī)加溫和螺桿剪切的作用下，經(jīng)歷了從固態(tài)→半熔態(tài)→熔融狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，材料中殘存的發(fā)泡劑和氣體在真空排氣裝置產(chǎn)生的負(fù)壓下完全排出。材料中的各種雜質(zhì)和不熔物經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)的過(guò)濾處理被過(guò)濾掉），出口模后經(jīng)過(guò)冷卻水冷卻拉條到切粒機(jī)切成均勻的粒子，或在口模處由旋轉(zhuǎn)的刀片切成粒子（水環(huán)切粒系統(tǒng)）。粒子經(jīng)旋風(fēng)脫水系統(tǒng)除去粒子表面的水分即可裝袋。

擠出造粒過(guò)程是廢棄PS泡沫塑料回收過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一。傳統(tǒng)的擠出造粒工藝為使用雙級(jí)單螺桿擠出造粒，同時(shí)也出現(xiàn)了強(qiáng)制喂料低剪切、低降解單螺桿擠出造粒，一體化擠出造粒，以及雙螺桿改性擠出造粒等新的回收設(shè)備和回收工藝。

4.5.1 雙級(jí)單螺桿擠出造粒

PS泡沫塑料中由于堆積密度低，原材料中含有大量的氣體和少量殘留的發(fā)泡劑，因此擠出加工過(guò)程中必須進(jìn)行脫揮和排氣。大多數(shù)PS泡沫塑料回收加工過(guò)程中采用2臺(tái)單螺桿擠出機(jī)串聯(lián)的設(shè)備進(jìn)行回收。其中第一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)組采用自然排氣的方法進(jìn)行排氣，其主要作用是通過(guò)加熱和自然排氣脫泡初步排除水分，并通過(guò)初級(jí)濾網(wǎng)濾除粒徑較大的雜質(zhì)。之后熔融物料進(jìn)入第二臺(tái)單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行真空排氣和高目數(shù)濾網(wǎng)濾除小粒徑的雜質(zhì)后拉條冷卻切粒。此造粒工藝由于設(shè)備價(jià)格低廉，通用性強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)得到廣泛使用，但此造粒方法直接對(duì)PS泡沫塑料進(jìn)行造粒時(shí)，由于原料的堆積密度低，下料差，導(dǎo)致產(chǎn)量過(guò)低。需要對(duì)PS泡沫塑料進(jìn)行熔融、破碎處理或經(jīng)過(guò)團(tuán)粒脫泡處理，才能提高造粒產(chǎn)量。此外，此造粒方法由于用兩臺(tái)擠出機(jī)串聯(lián)，設(shè)備能耗大，熔融粒子與空氣接觸較多，氧化降解和剪切分解對(duì)材料的力學(xué)性能造成的損失也較大。

4.5.2 低剪切、低降解單螺桿擠出造粒

塑料熔融造粒過(guò)程中，廢棄PS泡沫塑料要經(jīng)過(guò)升溫、螺桿剪切的過(guò)程，在此過(guò)程中，在螺桿剪切和氧氣氧化的作用下，PS泡沫塑料存在一定程度的降解，從而導(dǎo)致回收材料力學(xué)性能下降。

為減少PS泡沫塑料在回收過(guò)程中的降解，國(guó)外研制出了采用強(qiáng)制喂料技術(shù)，將廢棄PS泡沫塑料輸送至單螺桿擠出機(jī)的喂料段，并采用高效排氣、高長(zhǎng)徑比、低剪切螺桿配合、低溫加工的PS廢棄泡沫專(zhuān)用回收設(shè)備。在原材料雜質(zhì)水分較少的情況下，采用該設(shè)備可加工出透明度較高的再生PS粒子。但該設(shè)備對(duì)粒子的水分要求較高，水分大于4%的泡沫粒子，該設(shè)備無(wú)法將水分完全排出，導(dǎo)致造出的粒子發(fā)泡。因此高水分泡沫需要先進(jìn)行干燥和脫泡，使水分含量低于4%才能喂入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。

4.5.3 一體化擠出造粒

傳統(tǒng)的工藝加工低密度、高水分含量的PS泡沫塑料時(shí)必須進(jìn)行干燥和脫泡，才能保證回收粒子的質(zhì)量。一體化擠出造粒機(jī)組可以將干燥脫泡和擠出同時(shí)進(jìn)行，其主要結(jié)構(gòu)是在擠出機(jī)組的喂料段安裝了類(lèi)似于團(tuán)粒機(jī)的脫泡裝置，低密度和高水分的泡沫塑料進(jìn)入脫泡裝置后，在加溫和槳葉的攪拌下除去大部分水分和氣泡，然后通過(guò)強(qiáng)制喂料裝置進(jìn)入擠出機(jī)的喂料段。一體化擠出機(jī)簡(jiǎn)化了回收工藝，可以回收加工高水分含量的PS泡沫材料，比低剪切、低降解單螺桿擠出造粒機(jī)組應(yīng)用范圍更廣泛。但同時(shí)也存在脫泡過(guò)程中PS在高溫條件下與空氣接觸的過(guò)程中部分氧化的問(wèn)題，因此加工出的塑料顆粒由于氧化降解都帶有一定顏色，無(wú)法加工出完全透明的PS塑料粒子。

過(guò)濾網(wǎng)是擠出造粒過(guò)程中的主要耗材，為加大過(guò)濾濾網(wǎng)的利用效率，部分低降解造粒機(jī)組和一體化造粒機(jī)組已使用新開(kāi)發(fā)的反沖洗濾網(wǎng)過(guò)濾系統(tǒng)，該過(guò)濾系統(tǒng)在使用過(guò)程中利用熔體的反向沖刷壓力來(lái)清洗濾網(wǎng)上的雜質(zhì)，可以使濾網(wǎng)的使用時(shí)間延長(zhǎng)2.5倍，在減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，極大地提高了濾網(wǎng)的使用效率。

4.5.4 雙螺桿改性造粒

目前簡(jiǎn)單的回收造粒所生產(chǎn)的材料在物理性能上還是有一些局限，限制了其應(yīng)用范圍。而將新興的改性技術(shù)應(yīng)用到PS泡沫塑料回收過(guò)程中，可以提高回收材料的性能，拓展其應(yīng)用范圍，使回收材料的使用價(jià)值得到極大提高。雙螺桿改性擠出造粒主要是采用廢棄PS泡沫塑料為主要原料，在擠出造粒的過(guò)程中加入各種助劑，以達(dá)到賦予回收材料新的性能的目的。但改性造粒只適用于部分經(jīng)過(guò)熔融或熱壓縮后破碎的密度較高的廢棄PS泡沫塑料或?qū)厥赵炝：蟮腜S粒子進(jìn)行二次改性加工。

4.6 不同熔融造粒工藝的工藝技術(shù)條件和產(chǎn)品性能對(duì)比

采用同一個(gè)貨柜的PS泡沫材料作為原料，經(jīng)過(guò)粉碎、混合均勻后，分別采用不同的擠出加工工藝進(jìn)行回收造粒，對(duì)所生產(chǎn)的粒子的性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2。其中該廢棄PS泡沫塑料為經(jīng)過(guò)壓縮后的家電包裝材料，水分為2.4%，其他雜質(zhì)小于5%。

從表2中可以看出，通過(guò)低剪切、低降解單螺桿擠出造粒工藝加工的粒子，加工過(guò)程中分子鏈斷裂較少，產(chǎn)品透明度和力學(xué)性能保持得最好。

4.7 熔融回收粒子的循環(huán)利用與優(yōu)質(zhì)再生

4.7.1 傳統(tǒng)回收工藝回收的粒子與應(yīng)用

經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)回收工藝，采用串聯(lián)的雙級(jí)單螺桿擠出造粒設(shè)備生產(chǎn)的PS再生粒子，一般可分為淺色半透明粒子、不透明粒子和雜質(zhì)較多的混合粒子。其中純度較高的淺色半透明粒子和不透明粒子主要用于制作XPS擠塑板、PS發(fā)泡相框畫(huà)框、PS發(fā)泡建筑裝飾材料等對(duì)原材料外觀和性能要求不高的產(chǎn)品，含雜質(zhì)較多或混有其他塑料的回收粒子由于力學(xué)性能較差，只能用于制作低檔的模壓制品。

表2 不同工藝回收的產(chǎn)品性能對(duì)比

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，越來(lái)越多的企業(yè)不滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的低水平回收造粒。通過(guò)在泡沫材料回收過(guò)程中加入各種助劑來(lái)賦予材料新的性能，從而提高PS回收材料的附加值，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生。

4.7.2 低降解工藝回收的粒子與應(yīng)用

聚苯乙烯的分解溫度在290～330℃之間，在105℃以上的溫度下進(jìn)行干燥消泡處理和熔融擠出的過(guò)程中，容易被空氣中的氧氣氧化分解變色。對(duì)部分雜質(zhì)較少的PS泡沫塑料可以使用強(qiáng)制喂料低剪切、低降解單螺桿擠出造粒設(shè)備，在較低的加工溫度下（140～180℃）進(jìn)行回收造粒。該設(shè)備在加工過(guò)程中采取強(qiáng)制喂料，PS泡沫塑料在進(jìn)入擠出機(jī)螺桿前，即進(jìn)行了壓縮，排出了部分氣體，在熔融過(guò)程中采用多個(gè)真空排氣段進(jìn)行強(qiáng)制排氣，減少了熔體與空氣接觸的時(shí)間，同時(shí)該設(shè)備的螺桿剪切力較弱，極大地減少了PS的氧化分解與剪切降解。加工出的PS再生粒子具有力學(xué)性能損失少、產(chǎn)品透明度高的特點(diǎn)?？梢杂糜诓糠痔娲鶪PPS新料制作CD盒等非食物性透明包裝制品，從而最大限度的保留了回收材料的使用價(jià)值。

4.7.3 回收粒子的增韌改性與用途

PS泡沫塑料經(jīng)過(guò)熔融法回收后得到的PS粒子剛性較強(qiáng)，但沖擊強(qiáng)度低，極大地限制了其使用范圍。因此可以對(duì)回收PS粒子進(jìn)行增韌改性以拓展其應(yīng)用范圍。其主要工藝流程為：在PS泡沫塑料回收過(guò)程中或回收造粒后，加入丁苯橡膠、SBS，SEBS，SIS或經(jīng)過(guò)接枝處理過(guò)的聚烯烴等材料，通過(guò)雙螺桿改性機(jī)組進(jìn)行共混改性，以增加PS回收粒子的沖擊強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)增韌改性的粒子可以部分替代市場(chǎng)上的HIPS，應(yīng)用于生產(chǎn)電腦外殼、電視機(jī)外殼、電腦鍵盤(pán)等相對(duì)高端的產(chǎn)品。

4.7.4 回收粒子的阻燃改性與應(yīng)用

PS回收粒子有很大一部分應(yīng)用于XPS保溫板等建筑裝飾材料的生產(chǎn)。XPS板如果不進(jìn)行防火處理，用于墻外安裝時(shí)存在較大火災(zāi)隱患?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)PS回收粒子進(jìn)行阻燃改性，提高原料的氧指數(shù)和阻燃等級(jí)，達(dá)到防火的目的。其工藝流程為在回收PS粒子中加入乙基-雙（多溴鄰苯二甲酰亞胺）類(lèi)化合物、溴化環(huán)氧齊聚物（BEO）等阻燃劑和三氧化二銻、銻酸鹽、硼酸鹽等阻燃增效劑和具有防熔融滴落作用的聚四氟乙烯等材料進(jìn)行共混改性，以提高PS材料的阻燃性能。經(jīng)過(guò)阻燃改性的粒子可以應(yīng)用于防火要求較高的各種建筑材料，從而提升了PS回收材料的使用價(jià)值。

4.7.5 其他共混改性與應(yīng)用

PS回收粒子還可以根據(jù)產(chǎn)品的具體要求，加入各種助劑進(jìn)行共混改性，以賦予材料新的特性，從而拓展其使用范圍。如加入苯酮、二甲苯酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑，以增強(qiáng)PS回收粒子的耐光老化能力；加入亞磷酸酯類(lèi)、含硫酯類(lèi)抗氧劑，以增強(qiáng)PS回收粒子的抗氧化能力等。同時(shí)各種助劑也可以復(fù)合使用以賦予產(chǎn)品多項(xiàng)新的性能。

5 廢棄PS泡沫塑料回收展望

2010年，隨著PS回收技術(shù)的進(jìn)步、回收力度的加大，一次性PS發(fā)泡餐具從“落后、應(yīng)淘汰的目錄”征求意見(jiàn)稿中撤去，PS回收利用初見(jiàn)成績(jī)。2010年6月，專(zhuān)業(yè)從事廢棄PS泡沫塑料回收和循環(huán)利用的英科集團(tuán)被授予“中國(guó)塑料再生循環(huán)利用研發(fā)生產(chǎn)基地”，標(biāo)志著PS回收行業(yè)向高技術(shù)、集約化回收邁出了新的步伐。隨著地球資源的日漸枯竭和民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，資源的回收、循環(huán)、再利用已是大勢(shì)所趨。

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Research on key techniques of waste polystyrene foam recycling

LI Zhijie,ZHANG Wenjie,LUO Jingke
（Shanghai Intco Industries Co.,Ltd,Shanghai 201417,China）

The recycling profiles,source and classification,recycling methods,the technology bottleneck of abandoned polystyrene (PS)foam plastics were introduced in this paper.And it mainly discussed the process and progress of recycling and modification of abandoned PS foam by molten granulation,and sorts of raw material suitable for different granulation processes,as well as the direction for utilization.The performances of polystyrene particles recovered from different granulation process were also compared.

polystyrene;foam;recycle;recover

X783；TQ32

A

1674-0912（2012）06-0030-05

2012－04－20）

李志杰（1964-），男，湖南湘潭人，大學(xué)本科，高分子材料專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，主要研究塑料回收再生和塑料改性加工。