汽車塑料制品材料的再生利用

□文/ 肖九梅/

汽車塑料制品材料的再生利用

The Autom otive Plastics Materials Recyclingg

□文/ 肖九梅/

近些年，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，塑料制品在人們工作生活中占據(jù)日益重要的地位。從家居用品、家電、電子通訊等產(chǎn)品到汽車、建筑材料等，塑料制品在生活的每一個角落都隨處可見。不可否認(rèn)，塑料給人們帶來了極大的方便和實惠，但同時，廢棄塑料也不斷增多，嚴(yán)重污染了環(huán)境，已對人類的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害， 回收利用廢塑料能有效地緩解全球的環(huán)境和資源問題。

一、汽車塑料的節(jié)能環(huán)保再生利用面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)

汽車塑料部件代替昂貴有色金屬及合金材料部件，不僅減輕車重，降低油耗和碳?xì)浠衔锱欧?，還可提高動力，適應(yīng)惡劣環(huán)境，增加安全性，而且塑料可回收，從而節(jié)省了制造過程中的資源消耗，最終使汽車在安全和成本兩方面獲得更多突破。塑料在汽車上應(yīng)用也為汽車外觀設(shè)計更加人性化、多樣化及內(nèi)飾的手感舒適性、美觀性提供便利，降低部件加工、裝配與維修費用。可以看出，汽車部件塑料化是當(dāng)今國際汽車制造業(yè)的一大發(fā)展趨勢。據(jù)報道：發(fā)達(dá)國家如日本、美國、德國每輛車塑料用量在150kg左右，平均占汽車總重的10%～15%；汽車的自身重量每減少1%，可節(jié)油1%；汽車運動部件每減輕1%，可節(jié)油2%。這就使得塑料材料成為汽車輕量化的首選用材。

由歐洲塑料制造商協(xié)會發(fā)布的一項研究表明，按照15年的使用壽命，與使用傳統(tǒng)的金屬或玻璃部件的汽車相比，一輛總重量的7.5%由塑料構(gòu)成、總里程為150000公里的汽車在其使用過程中可節(jié)省大約1000公升的燃料。這樣，按照歐洲通常的燃料價格，每輛汽車就可節(jié)省1250美元(按平均每公升汽油1.25美元的價格計算)。按以上方式計算，中國僅一年就可節(jié)省燃油35億元多，相當(dāng)于節(jié)省燃油541.2萬噸。

未來5年全球汽車用塑料市場規(guī)模預(yù)計將以13.7%的復(fù)合年增長率繼續(xù)增長，從2011年的221.55億美元增至2016年時的421.35億美元。從消費量來看，全球汽車塑料需求預(yù)計將從2011年的670萬噸增加至2016年的1020萬噸，復(fù)合年增長率為8.5%。各種汽車塑料中，聚丙烯仍將是主導(dǎo)品種，消費量將占到總量的36%；其次是聚氨酯，占17%；ABS占12%；復(fù)合材料占11%；高密度聚乙烯占10%；聚碳酸酯占7%；聚甲基丙烯酸樹脂占7%。亞太地區(qū)將繼續(xù)引領(lǐng)汽車塑料消費量，消費量將占到全球需求量的52%，歐洲占29%，北美占10%，其他地區(qū)占9%。

隨著汽車向降低能耗與排放、更安全、更環(huán)保方向發(fā)展，也伴隨著我國汽車工業(yè)自主品牌、自主開發(fā)、自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略需求日益高漲，我國的汽車塑料及其再生利用行業(yè)將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、廢舊塑料再生利用的新技術(shù)

焚燒回收熱能是廢舊塑料處理的一個重要方法。將廢舊塑料進(jìn)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，其方式主要有：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(zhuǎn)爐式燃燒爐等。在焚燒過程中，這些重金屬化合物會隨煙塵、焚燒殘渣一起排放，污染環(huán)境。因此，必須安排排放氣體的處理設(shè)施以防止污染，否則這些物質(zhì)若直接進(jìn)人大氣，其結(jié)果是破壞臭氧層，形成溫室效應(yīng)、酸雨，危及人類身體健康。近幾年，垃圾資源化的問題得到世界關(guān)注，怎樣將有害垃圾(廢舊塑料)變?yōu)橛行зY源，已成為國際上的熱門研究課題。而采用填埋、焚燒這兩種處理方法都會造成一定的資源浪費，于是人們又開發(fā)了廢舊塑料再生利用新技術(shù)，以真正做到物盡其用，充分發(fā)揮塑料的所有利用能力和利用價值。

廢舊塑料的直接利用系指不需進(jìn)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，或與其他物質(zhì)經(jīng)簡單加工制成有用制品。國內(nèi)外均對該技術(shù)進(jìn)行了大量研究，且制品已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)和日用品等領(lǐng)域。常用的改性方法有2種：一種是物理改性，另一種是化學(xué)改性。

物理改性采用物理方法對廢舊塑料進(jìn)行改性主要包括以下幾個方面。

活化無機(jī)粒子的填充改性：在廢舊熱塑性塑料中加入活化無機(jī)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(dāng)，并用性能較好的表面活性劑處理。

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(jìn)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(jìn)行共混或共聚。近年又出現(xiàn)了采用剛性粒子增韌改性，主要包括剛性有機(jī)粒子和剛性無機(jī)粒子。常用的剛性有機(jī)粒子有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等。

增強改性：使用纖維進(jìn)行增強改性是高分子復(fù)合材料領(lǐng)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(jié)構(gòu)材料?；厥盏臒崴苄运芰?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。

回收塑料的合金化：2種或2種以上的聚合物在熔融狀態(tài)下進(jìn)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(yīng)性增容、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合等方法。合金化是塑料工業(yè)中的熱點，是改善聚合物性能的重要途徑。

化學(xué)改性：化學(xué)改性指通過接枝、共聚等方法在分子鏈中引入其他鏈節(jié)和功能基團(tuán)，或是通過交聯(lián)劑等進(jìn)行交聯(lián)，或是通過成核劑、發(fā)泡劑進(jìn)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(jìn)行再生利用。目前國內(nèi)在這方面已開展了較多的研究工作，用化學(xué)改性的方法把廢舊塑料轉(zhuǎn)化成高附加值的其他有用的材料，已成為當(dāng)前廢舊塑料回收技術(shù)研究的熱門領(lǐng)域，并涌現(xiàn)出了越來越多的成果。

共混改性與塑料合金：共混改性是將性質(zhì)不同的兩種或兩種以上聚合物通過物理化學(xué)方法摻混，獲得優(yōu)異性能的高分子材料。對于塑料與塑料的共混或塑料中摻混橡膠，也稱塑料合金，使用具有韌性鏈段的橡膠類彈性體，或采用剛性粒子進(jìn)行增韌改性都可以提高回收塑料的抗沖擊性、耐熱性等等性能。

光降解塑料在國外研究得較早，技術(shù)也最成熟。光降解塑料是在高分子聚合物中引入光增敏基團(tuán)或加入光敏性物質(zhì)，使其在吸收太陽紫外光后引起光化學(xué)反應(yīng)而使大分子鏈斷裂變?yōu)榈头肿淤|(zhì)量化合物的一類塑料。

三、車用塑料回收再生利用任重道遠(yuǎn)

隨著汽車報廢量逐年增加，車用塑料和家電及電子電器塑料量一樣穩(wěn)步增加，其回收再生利用一樣成為廢塑料來源的重點，處理原則類似。到2015年，我國的汽車塑料需用量將達(dá)100萬噸左右。因此，對報廢汽車塑料件的回收、再生利用來說任務(wù)將越來越艱巨。

汽車儀表板的功能多、零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，汽車內(nèi)飾件材料的回收利用首先應(yīng)該考慮儀表板。目前的儀表板大多由PVC表皮+半硬發(fā)泡PU+骨架構(gòu)成，因此材料的回收利用非常困難。儀表板的發(fā)展趨勢是，設(shè)計上容易拆卸且容易裝配，選材上符合設(shè)計要求并考慮回收可能性，盡量做到美觀和低成本。這就有可能促進(jìn)熱塑性塑料儀表板和單一品種塑料儀表板的發(fā)展，但應(yīng)滿足安全、美觀的要求。轎車的車內(nèi)頂蓬一般由玻璃+發(fā)泡聚氨酯+表面裝飾織物等成型，貨車一般采用表面附有人造革或纖維織物的泡沫片粘貼性頂棚。考慮功能和回收利用要求，將來的發(fā)展趨勢是骨架、吸音、隔熱和表皮材料盡量為同種材料，或者使用不需分離、可直接一次性回收使用的增強復(fù)合材料。PU革逐漸替代PVC人造革。PVC人造革作為第一代人工皮革產(chǎn)品，以其近似天然皮革，外觀鮮艷，知底柔軟、耐磨、耐折、耐酸堿等特點。

聚氨酯泡沫和制品存在的技術(shù)問題：如MDI、TDI和添加劑混合料的存放穩(wěn)定性，產(chǎn)品性能的耐濕熱老化性、發(fā)泡工藝不穩(wěn)定形成的產(chǎn)品空泡、開裂等缺陷。聚氨酯泡沫和制品發(fā)展需求將逐漸向：輕量化、多硬度、低氣味、低霧度、耐老化、存放穩(wěn)定性以及更加環(huán)保發(fā)展。目前，凡是使用PVC的場合，PU均能成為其替代品。PU不僅有卓越的高強度、韌性、耐老化、透氣、透濕、不透水、耐油，而且是一種成熟的環(huán)保材料。近來許多汽車內(nèi)飾件呈現(xiàn)出以聚烯烴（PO）泡沫塑料取代聚氨酯（PUR）材料的發(fā)展趨勢，幾種聚烯烴泡沫塑料正在不斷挑戰(zhàn)聚氨酯泡沫塑料在許多方面的應(yīng)用，包括汽車內(nèi)裝飾件表層、泡沫、涂復(fù)纖維、織物和隔音系統(tǒng)。發(fā)泡聚烯烴替代聚氨酯泡沫塑料的推動力在于產(chǎn)品成本，還有制品的回收性和是否能夠減少毒氣的排放，因為在PUR泡沫加熱層壓織物過程中會產(chǎn)生有毒氣體。

塑料再生既可節(jié)約資源，緩解塑料原料供需矛盾，又可為環(huán)境保護(hù)作出重要貢獻(xiàn)。而我國這方面做得顯然不夠。讓塑料再生行業(yè)健康、持續(xù)地發(fā)展下去，是利國利民的大好事。應(yīng)該說，這一行業(yè)近幾年已經(jīng)獲得了不小進(jìn)步，一些地方形成了一定規(guī)模，當(dāng)?shù)卣騽堇麑?dǎo)，培植出年產(chǎn)值數(shù)億元的再生塑料工業(yè)園，人們期望，政府更好地發(fā)揮其職能，出臺相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)來正確引導(dǎo)廢舊塑料的回收利用。這一行業(yè)的經(jīng)營者要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，把科技融入到生產(chǎn)中去，提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造品牌產(chǎn)品，同時注意節(jié)約資源，防止環(huán)境污染，既為自己帶來利益，也為社會造福。

四、汽車廢舊塑料的回收再生利用逐為新興產(chǎn)業(yè)利國利民

塑料產(chǎn)業(yè)是與汽車相關(guān)的高增長產(chǎn)業(yè)群之一，車用塑料產(chǎn)值不斷增長，相應(yīng)的車用廢塑料處 理難題也逐漸顯現(xiàn)。目前國外發(fā)達(dá)國家車用塑料已占塑料總消耗量的7%～11%。我國車用塑料產(chǎn)銷量雖然目前并不很大，但據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，隨著我國汽車產(chǎn)銷量的驟升，全國車用塑料行業(yè)將呈快速增長之勢，預(yù)計2015年塑料產(chǎn)量達(dá)到407萬噸。

目前汽車內(nèi)飾件已基本實現(xiàn)塑料化，并且塑料化的趨勢正由內(nèi)飾件向外裝件、車身和結(jié)構(gòu)件擴(kuò)展，今后的重點發(fā)展方向是開發(fā)結(jié)構(gòu)件、外裝件用的增強塑料復(fù)合材料、高性能塑料原料短缺問題的有效途徑。我國塑料制品行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整亟待加快，作為結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向之一，廢舊塑料的回收再利用問題已經(jīng)成為整個循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵，而且也是目前整個行業(yè)技術(shù)含量較高、利潤較高的一個環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段，我國廢棄塑料及其包裝物回收利用率還不到10%，而日本已達(dá)到26%。在一些發(fā)達(dá)國家，有關(guān)廢舊塑料回收利用的開發(fā)研究工作起步早，技術(shù)已日趨成熟，且產(chǎn)生了很好的效益。在我國，廢舊塑料回收行業(yè)是個朝陽環(huán)保產(chǎn)業(yè)，發(fā)展?jié)摿艽蟆慕?jīng)濟(jì)效益考慮，廢舊塑料回收行業(yè)最大的優(yōu)勢在于成本低。據(jù)核算，在目前塑料原料價格基礎(chǔ)上進(jìn)行比較， 用廢塑料再加工制成的產(chǎn)品成本，僅為正品原料制成品的50%左右。

我國每年從汽車上拆下來的報廢塑料需要以萬噸計。從國外的動向來看，汽車塑料的回收利用，最好是從源頭抓起，即科學(xué)選材，選用環(huán)保型的塑料，便于以后的回收利用。美國福特汽車公司回收汽車塑料，將它們與細(xì)石料混合用于路面建設(shè)，這對汽車塑料的“廢物利用”無疑是一個很好的啟示。隨著中國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，有關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)對廢舊塑料可能造成的環(huán)境污染拿出相應(yīng)的對策，比如建立無害化處理技術(shù)的研發(fā)基地，扶植報廢汽車回收拆解一體化示范工程，發(fā)展大型廢舊物資回收企業(yè)集團(tuán)等，避免新技術(shù)、新材料的發(fā)展對環(huán)境造成的無法挽回的損害。其實，包括汽車塑料在內(nèi)的塑料回收利用還是有利可圖的。新生產(chǎn)出來的塑料原料目前一般為8000元～10000元/噸，而對廢舊塑料回收利用后產(chǎn)生的再生塑料只有3500元～6300元/噸。我國每年大約有300萬到400萬噸的廢舊塑料進(jìn)口。有關(guān)廢舊塑料的再生利用廠家，不妨把眼光放到國內(nèi)，關(guān)注愈來愈多的廢舊汽車塑料，廢舊汽車塑料回收既是環(huán)保也是商機(jī)，從出生環(huán)節(jié)開始就要抓好車用塑料的循環(huán)利用前景廣闊。