廢舊塑料包裝改性共混再生節(jié)能減碳新主張（上）

肖九梅

（湖北武漢化工材料公司）

廢舊塑料包裝改性共混再生節(jié)能減碳新主張（上）

肖九梅

（湖北武漢化工材料公司）

廢舊包裝再生塑料再生料改性技術(shù)的種類(lèi)很多，常用的有共混改性、填充改性、增強(qiáng)改性、增韌改性、接枝改性、催化裂解和熱裂解等方法。根據(jù)廢舊塑料共混改性是大力發(fā)展的高新技術(shù)，研究了再生塑料共混改性的技術(shù)方法，介紹了廢舊塑料物理改性利用的相容劑，同時(shí)指出了廢舊塑料的共混增容改性回收再生利用技術(shù)研發(fā)。

廢舊塑料包裝 改性共混再生 回收利用

廢舊包裝再生塑料再生料改性技術(shù)的種類(lèi)很多，常用的有共混改性、填充改性、增強(qiáng)改性、增韌改性、接枝改性、催化裂解和熱裂解等方法。近些年，我國(guó)改性塑料行業(yè)取得了輝煌成就，實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越，但在某些方面與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。例如廢舊包裝再生塑料的共混改性技術(shù)水平相對(duì)較低，生產(chǎn)裝備較為落后，改性助劑品種較少，型號(hào)單一，這些都制約改性塑料行業(yè)進(jìn)一步快速發(fā)展。為此，我國(guó)改性塑料行業(yè)在“十二五”期間在發(fā)展填充、共混、增強(qiáng)改性再生塑料制品的基礎(chǔ)上應(yīng)著重大力發(fā)展高新改性技術(shù)。

1.廢舊塑料共混改性是大力發(fā)展的高新技術(shù)

塑料有良好的加工性能，易成型，如：吹、擠、壓、易切削、易焊接。在生產(chǎn)生活中有許多塑料都能造粒，如廢舊食品袋、涼鞋、電線(xiàn)、線(xiàn)板、農(nóng)用膜、管、桶、盆、打包帶以及各種廢舊塑料制品都能再次成型加工，生產(chǎn)成塑料原料，再經(jīng)特殊工藝及配方，用于制造機(jī)器零部件?？捎脕?lái)制水管、農(nóng)機(jī)具、包裝袋、水泥袋?？纱娌糠帜局破?。也可用來(lái)制造各種塑料袋、桶、盆、玩具等塑料制品、生活用具。目前“以塑代鋼”的趨勢(shì)在很多行業(yè)都顯現(xiàn)出來(lái)，而現(xiàn)階段要找出一種大規(guī)模替代塑料制品的材料幾乎是不可能的。

當(dāng)下商品的增多也帶來(lái)了包裝廢棄物的增多，在這些包裝廢棄物中，塑料材料占居首位。只有將這些塑料包裝的廢棄物回收處理或再生利用，才能解決這些廢棄物給周?chē)h(huán)境帶污染的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝也越來(lái)越受到人們的重視，現(xiàn)在產(chǎn)品的包裝已成為商品不可缺少的一部分。塑料有良好的物理、化學(xué)性能，具有較好的力學(xué)性能、可隨意造型、良好的印刷性等優(yōu)點(diǎn)，成為包裝商品的首選。目前，全球每年的塑料產(chǎn)量超過(guò)1億噸，包裝占到了整個(gè)市場(chǎng)的30%以上。塑料包裝之所以發(fā)展迅速，關(guān)鍵是它在材料的性能價(jià)格比上超過(guò)了現(xiàn)今的所有材料。但商品使用后，包裝即被廢棄，從其回收處理的角度來(lái)說(shuō)，這種材料不易回收利用，且不易分解，大量的廢棄塑料會(huì)造成社會(huì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，也會(huì)由此引發(fā)眾多嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。塑料包裝廢棄物已占到廢棄塑料中的85%以上，因此，回收處理與再生利用技術(shù)也越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)陂_(kāi)發(fā)利用回收廢舊塑科這座金礦，僅是簡(jiǎn)單地進(jìn)行粉碎、清洗、造粒，得到的再生料品質(zhì)較差，大大降底了它的回收利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。這主要缺乏先進(jìn)的塑料改性理論指導(dǎo)。在現(xiàn)代社會(huì)中，管道輸送是保障社會(huì)正常生產(chǎn)、生活，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮的基礎(chǔ)設(shè)施之一。由于塑料管道比傳統(tǒng)管材如鑄鐵管、鋼管、水泥管，在應(yīng)用上有著更大的優(yōu)勢(shì)，因而在我國(guó)得到高速度的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)塑料管道產(chǎn)量超過(guò)800萬(wàn)噸，2011年我國(guó)塑料管道產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)噸，連續(xù)幾年的增速均在20%以上，隨著塑料埋地管材的推廣應(yīng)用，以大口徑雙壁波紋管、纏繞管成為大口徑塑料埋地管材排水系統(tǒng)的主流。生產(chǎn)大口徑雙壁波紋管、纏繞管的原材料主要是高密度聚乙烯。

現(xiàn)在，隨著世界范圍內(nèi)石油價(jià)格的爆炸性上漲，作為裂解石油合成高分子材料的塑料的價(jià)格也水漲船高，達(dá)到前所未有的高度。為了降低成本提高競(jìng)爭(zhēng)力，許多塑料制品中都添加了回收塑料。但普通回收塑料的性能是比不上同材質(zhì)的新料的性能。在提倡環(huán)保，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路的節(jié)約型社會(huì)的今天，怎樣通過(guò)塑料改性，使得廢舊塑料回收料改性后，各方面性能指標(biāo)接近或達(dá)到新料的水平，從而在保證質(zhì)量的前提下降低成本，是擺在人們面前的重大課題。要使回收料恢復(fù)如同新料一樣使用，還需解決如下難點(diǎn)：回收料的各種物理機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、抗沖強(qiáng)度等普遍下降；回收料經(jīng)多次加熱，造成塑料中部分高分子材料降解、老化，熔體流動(dòng)速率上升，盡管大部分塑料中都含有抗老化劑；每一批回收料的色澤和表面光澤度不盡相同，老化降解程度不一樣，表面清潔干凈程度不一樣。即外觀和內(nèi)在質(zhì)量每一批都不一樣；改性高密度聚乙烯回收料的改性后價(jià)格必須低于同類(lèi)新料價(jià)格，才會(huì)有商業(yè)價(jià)值。針對(duì)上述難題，我國(guó)有些廠(chǎng)家釆用多元復(fù)合共混改性理論技術(shù)，反復(fù)試制，克服各種難點(diǎn)生產(chǎn)出用于制造HDPE大口徑雙壁波紋管、纏繞管的改性回收高密度聚乙烯專(zhuān)用料。

塑料共混改性是指在一種樹(shù)脂中摻入一種或多種其它樹(shù)脂，從而達(dá)到改變?cè)袠?shù)脂性能的一種改性方法。塑料共混改性是一種與添加改性并駕齊驅(qū)的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區(qū)別在于添加改性為在樹(shù)脂中混入小分子物質(zhì)，而塑料共混改性為在樹(shù)脂中混入高分子物質(zhì)。由于共混改性的復(fù)合體系中都為高分子物質(zhì)，因而其相容性好于添加體系，且改性同時(shí)，對(duì)原有樹(shù)脂的其它性能影響比較小。塑料的共混物也稱(chēng)為聚合物合金，是—種開(kāi)發(fā)新型高分子材料最有效的辦法，也是對(duì)現(xiàn)有塑料品種實(shí)現(xiàn)高性能化、精細(xì)化的主要途徑。

塑料改性技術(shù)通常是在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)填充、共混、增強(qiáng)等方法加工，提高了阻燃性、強(qiáng)度、抗沖擊性、韌性等方面的提高塑料的性能。通過(guò)改性的塑料部件不僅能夠達(dá)到一些鋼材的強(qiáng)度性能，還具有質(zhì)輕、色彩豐富、易成型等一系列優(yōu)點(diǎn)，使塑料制品高性能化和低成本化。廢舊塑料通過(guò)改性可以獲得具有獨(dú)特功能，如耐老化、阻燃、抗靜電、導(dǎo)電、抗菌、超韌、高強(qiáng)等一系列新型塑料制品；保證使用性能要求的前提下降低塑料制品成本。我國(guó)塑料制品總成本中，原材料的費(fèi)用占總成本的70%以上。因此，盡可能降低原材料費(fèi)用，將會(huì)使總成本顯著下降。提高產(chǎn)品技術(shù)含量，是增加產(chǎn)品附加值的最適宜途徑。例如剛性粒子增韌技術(shù)為同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料的高韌性和高剛性開(kāi)辟了成功的途徑，具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值。調(diào)整塑料行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在目前社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的形勢(shì)下，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大產(chǎn)品市場(chǎng)覆蓋率尤為重要。這就需要產(chǎn)品質(zhì)量可靠、功能新特、價(jià)格低廉，為爭(zhēng)創(chuàng)名牌創(chuàng)造有利條件。

2.再生塑料共混改性的技術(shù)方法

共混改性技術(shù)主要是將例如聚丙烯PP廢舊塑料與其他塑料和物質(zhì)共混，以提高廢舊聚丙烯塑料的力學(xué)性能。回收的廢舊塑料進(jìn)行共混改性，可充分利用各種塑料的性能進(jìn)行互補(bǔ)，減少分揀工序，共混改性基本上是機(jī)械共混，投資少、見(jiàn)效快，比較適合我國(guó)回收廢舊塑料再生利用的國(guó)情。在再生塑料共混改性過(guò)程中，相容性對(duì)共混物的性能影響最大，如果兩種高聚物完全相容，則制得的共混物不會(huì)獲得特殊的性能，如果兩種高聚物相容性很差，則共混物產(chǎn)生宏觀的相分離，因此會(huì)形成分層或剝離現(xiàn)象，降低了材料的強(qiáng)度和使用性能。若兩種高聚物部分相容，則形成微觀或亞微觀的相分離結(jié)構(gòu)，在兩相界面之間存在相互作用，形成過(guò)渡層，這時(shí)所獲得的共混物往往會(huì)表現(xiàn)出獨(dú)特的性能。由此可見(jiàn)，在制備共混物時(shí)，形成微觀或亞微觀相分離是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。研制專(zhuān)用高分子相容劑在共混過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只依靠自身對(duì)兩種共混聚合物的親和力和粘結(jié)力，使原來(lái)相容性差的兩種聚合物相容，形成具有良好界面作用的聚合物共混物。幾種常見(jiàn)聚丙烯再生料共混改性技術(shù)的方法如下。

回收的聚丙烯PP雖然比回收聚乙烯PE有較高的力學(xué)強(qiáng)度和模量，但是像新PP樹(shù)脂一樣，回收PP的耐沖擊性能尤其是耐應(yīng)力開(kāi)裂性能差，且低溫性能差。這些性能特征是由PP聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和大分子鏈構(gòu)造決定的，因此可用聚乙烯進(jìn)行改性?；厥誔E（LDPE、HDPE）與回收PP共混時(shí)，如果PP回收料比較多，可以直接制備合金。如在附中摻入10%～25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的HDPE，其改性后的共混物在－20℃時(shí)落球沖擊強(qiáng)度比PP提高8倍以上，而且加工流動(dòng)性增加，可適用于大型容器的注射成型。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，PE的加入破壞了PP的結(jié)晶，如大球晶碎化，同時(shí)也降低了PP的結(jié)晶度。若在體系中再加入FPDM（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約5%），可提高PP與PE的相容性，強(qiáng)度得到提高。加入少量EPR橡膠也可提高材料的沖擊性能。

對(duì)含有聚氯乙烯PVC的PP再生料，可加入一些CPE相容劑，以提高共混物的性能?；厥誔P可用來(lái)改善PVC制品的成型流動(dòng)性。若PVC：PP：EPDM：CPE（質(zhì)量比）為100：10：20：20，可使合金的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值。對(duì)于PE、PP、PVC三元共混物來(lái)說(shuō)，除了加入相容劑CPE、EPR外，還可利用反應(yīng)擠出技術(shù)制備合金。如用馬來(lái)酸酐或馬來(lái)酸酯進(jìn)行接枝反應(yīng)來(lái)增容。在此方法中塑化、接枝反應(yīng)、共混同時(shí)在螺桿擠出機(jī)中完成，要求擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比在40左右，中間有排氣和加料口，擠出機(jī)可以是單螺桿擠出機(jī)也可以是雙螺桿擠出機(jī)。此類(lèi)共混物和木粉混合后同樣可制作塑木制品，加入的相容劑可參考有關(guān)內(nèi)容。

聚丙烯和尼龍共混可以提高耐熱性、耐磨性和著色性，可使用少量的馬來(lái)酸酐（MAH）作為反應(yīng)性增容劑，增加兩者的相容性，獲得理想的共混物。此外，用丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物與廢聚丙烯塑料共混，可以提高廢聚丙烯塑料的韌性和強(qiáng)度。用乙烯－丙烯酸酣共聚物對(duì)聚丙烯材料進(jìn)行改性，可以提高其產(chǎn)品的極性或親水性，有利于涂料在其表面的粘附。

對(duì)回收熱塑性廢舊制品再生料的改性，一般為單純的物理改性與單純的化學(xué)改性。前者是通過(guò)機(jī)械混煉設(shè)備在塑料的軟化點(diǎn)以上的溫度下實(shí)施熔融混合，以制備多組分多相態(tài)的共混物合金及復(fù)合材料，后者則通過(guò)大分子的化學(xué)反應(yīng)或共聚反應(yīng)實(shí)施改性。改性的目的是改善再生料的性能并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。塑料改性的另一個(gè)方法，即原位反應(yīng)擠出工藝的改性與成型，是同時(shí)實(shí)現(xiàn)化學(xué)改性和物理改性。它突破了過(guò)去的化學(xué)改性、物理改性和成型加工之間的界限或不連續(xù)化，大幅度地縮短了塑料材料制備和制品生產(chǎn)的周期，也有效地改善了再生塑料的綜合力學(xué)性能。這一改性方法是在特制螺桿擠出機(jī)中邊實(shí)施組分共混邊進(jìn)行接枝化學(xué)改性，且進(jìn)一步連續(xù)就地進(jìn)行改性共聚物的再混合，它體現(xiàn)了兩種改性方向的同時(shí)性和就地性。可以直接得到改性粒料，也可以直接通過(guò)成型輔機(jī)或模具成型，又體現(xiàn)了改性與成型的連續(xù)化。原位反應(yīng)擠出的改性及成型工藝的具體操作辦法：用一種長(zhǎng)徑改性及成型（或造粒）。原位反應(yīng)擠出設(shè)備除大的長(zhǎng)徑比外，在機(jī)身適當(dāng)位置還有幾個(gè)加料口和減壓口。選取馬來(lái)酸酐或其酯化物作為接枝反應(yīng)的中介單體較好，因它不能產(chǎn)生單體的均聚，使相對(duì)接枝率升高，還可以引入酯基。原位反應(yīng)擠出工藝所進(jìn)行的塑料改性及其加工成型的主要優(yōu)點(diǎn)是：多相材料的內(nèi)在相容性提高，促進(jìn)了材料熱力學(xué)穩(wěn)定性及力學(xué)性能的穩(wěn)定性；實(shí)現(xiàn)了共混、改性、成型連續(xù)化，顯著提高了生產(chǎn)效率；使通用大品種塑料改性成工程塑料或結(jié)構(gòu)材料；生產(chǎn)場(chǎng)地面積小，污染少，節(jié)能，自動(dòng)化程度高。該改性工藝特別適合雙組分或多組分高聚物間的增容共混，即組分間有極性和非極性的聚合體間的共混。另外，產(chǎn)生接枝反應(yīng)的引發(fā)劑常用過(guò)氧化物，原位反應(yīng)擠出工藝對(duì)回收廢舊塑料同樣適用。

各類(lèi)材料的配方體系根據(jù)汽車(chē)零件的使用要求，對(duì)各類(lèi)材料的配方組成，包括基體樹(shù)脂、增韌劑、填充劑、增強(qiáng)劑、抗老化劑等組分進(jìn)行篩選及試驗(yàn)?；w樹(shù)脂：對(duì)小本體PP、均聚PP、共聚PP等基體樹(shù)脂從力學(xué)均衡性、加工流動(dòng)性能等方面考慮進(jìn)行篩選及試驗(yàn)。

對(duì)SBS、EPDM、POE等增韌材料進(jìn)行篩選及試驗(yàn)，填充粒子的粒徑、表面處理劑對(duì)共混物的性能至關(guān)重要，應(yīng)采用合適細(xì)度與處理方法的填充劑。采用無(wú)堿、無(wú)捻長(zhǎng)玻璃纖維或短切玻璃纖維，根據(jù)不同材料的老化源及實(shí)際使用要求，選擇相應(yīng)的抗老化劑，對(duì)納米滑石粉、納米CaCo3和納米蒙托土進(jìn)行篩選。通過(guò)對(duì)上述各組分的篩選，同時(shí)根據(jù)各材料的使用要求，對(duì)各組分之間配比協(xié)調(diào)，確定各類(lèi)材料的配方。

（未完待續(xù)：見(jiàn)本刊2014年第6期）

W aste p lastic packaging modified blend new renewable energy saving carbon reduction

xiao Jiumei
（Wuhan Chemical Materials Company）

waste packaging，many different kinds of recycled plastics reworked materialmodification，the commonly used with blending modification，filling modification，modification，tougheningmodification，graftmodification method，thermal cracking and catalytic cracking.According to thewaste plastic blendingmodification is to vigorously develop high and new technology，studied the recycled plastic blendingmodification technique，this paper introduces the waste plastic physicalmodification of compatilizer，at the same time points out thewaste plastic blendingmodification for recycling utilization technology research and development capacity.

recycling waste plastic packaging blendingmodification regeneration