廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術的思考

蔣翔宇 江蘇省揚中市環(huán)境監(jiān)測站

廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術的思考

蔣翔宇 江蘇省揚中市環(huán)境監(jiān)測站

本文在對常見的廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術進行綜合闡述的基礎上，對幾種廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術的優(yōu)缺點進行了對比，以期為相關人士提供借鑒和參考。

環(huán)氧樹脂 資源化 回收再利用

1 廢舊環(huán)氧樹脂資源化可行性理論研究

應用在廢舊環(huán)氧樹脂資源化的方法主要是將廢舊環(huán)氧樹脂資源化共混或者利用聚氯乙烯制備復合材料。復合材料主要包括顆粒狀分散相復合材料等，按照顆粒的大小可將顆粒狀分散相材料分為彌散強化和顆粒增強兩類，彌散強化的機理是利用材料內(nèi)部位錯運動，增強材料分子之間的結合力，具有較高的塑性、導電性等，并且彌散顆粒大多是碳化物，具有較好的高溫性能，因此有利于復合材料在高溫下保持穩(wěn)定性。通過以上分析可以看出，復合材料內(nèi)部具有較高的穩(wěn)定性，有利于促進廢舊環(huán)氧樹脂通過組成復合材料的方式實現(xiàn)資源化。在對廢舊環(huán)氧樹脂結構的研究中可以發(fā)現(xiàn)，廢舊環(huán)氧樹脂資源化中主要含有環(huán)氧樹脂和二氧化硅兩種物質。將廢舊環(huán)氧樹脂共混的過程中，二氧化硅與處理設備和其他物質之間將發(fā)生接觸，在雙方互相摩擦的過程中，Si-O鍵將會在共混工程中吸收能量，造成鍵的斷裂，而斷裂后的氧原子將與反應環(huán)境中的氫離子互相結合，形成羥基，屬于活性基團。另外，在廢舊環(huán)氧樹脂共混工程中還會出現(xiàn)其余活性基團，可有效提高廢舊環(huán)氧樹脂的重復利用率，實現(xiàn)廢舊環(huán)氧樹脂資源化的目標。

2 常見的廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術

2.1 熱解法

熱解法是指基于無氧條件下，將有機物進行加熱，使其達到一定溫度，進而發(fā)生分解反應，對其反應物進行回收再利用的過程。熱解技術具有污染排放量低和能源回收率高的特點，在社會的各個領域得到了廣泛應用。對廢舊環(huán)氧樹脂進行熱解處理，能夠對廢舊環(huán)氧樹脂中的金屬物質進行回收，同時也能將廢舊環(huán)氧樹脂中玻璃纖維進行回收再利用。熱解技術得到了學術界的廣泛關注，部分學者開始投身于對廢舊環(huán)氧樹脂進行熱解處理的理論與實踐。研究結果表明，利用熱解方法對熱固性廢舊環(huán)氧樹脂進行處理，能夠實現(xiàn)化學鍵的斷裂，將大分子分解成有機的小分子，并以氣體和液體的形式將廢舊環(huán)氧樹脂資源化，分離出來的物質大多為玻璃纖維。同時，復合環(huán)氧樹脂材料在氮氣中進行分解，會得到由20%的液體、20%的氣體和60%的固體組成的產(chǎn)物，其中，氣體成分主要為氮氣和二氧化碳，將液體進行分餾后可得到石腦油和瀝青，固體物質多為無機化合物。將廢舊環(huán)氧樹脂進行熱解處理得到的產(chǎn)物，可以直接當做燃料使用，也可以作為化工產(chǎn)品的原材料，能夠有效節(jié)約能源資源[1]。

2.2 物理法

物理法主要是指將廢舊環(huán)氧樹脂粉碎成粒徑為30目左右的粒子，再利用水或空氣實現(xiàn)金屬粒子與非金屬粒子的分離，在此過程中，粒子的化學性質并未發(fā)生改變，只是物理形態(tài)發(fā)生了變化。經(jīng)過物理作用后，得到的非金屬粒子主要為玻璃纖維和環(huán)氧樹脂，利用這些非金屬粒子可以制作下水管道、建筑材料，同時還能夠生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，是廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用的典型。將廢舊環(huán)氧樹脂的非金屬粉末與水泥和黃沙進行混合，能夠形成地板等建筑材料，有效提升了建筑材料的強度和力學性能。同時，將廢舊環(huán)氧樹脂的非金屬粉末作為生產(chǎn)復合板的原材料，能夠有效降低復合板的生產(chǎn)成本，具有經(jīng)濟性的特點。此外，采用廢舊環(huán)氧樹脂的非金屬粉末制作下水道篦子，能夠提升篦子的機械強度和撓曲強度，同時，還具有價格實惠的特點,大大降低了下水道篦子的生產(chǎn)成本[2]。

2.3 超臨界流體法

超臨界流體法通過對超臨界流體的性質進行充分利用，實現(xiàn)廢舊環(huán)氧樹脂的回收再利用。超臨界流體存在于溫度和壓力的臨界值之上，在此環(huán)境中的超臨界流體，具有氣體和液體的雙重特點。一方面，超臨界流體具有和液體相近的溶解度和密度，另一方面，由于氣體的擴散系數(shù)接近，具有良好的流動性。超臨界流體在合適的溫度和壓力條件下，能夠對廢舊環(huán)氧樹脂材料產(chǎn)生溶解和萃取的作用，實現(xiàn)對廢舊環(huán)氧樹脂的分離。學術界采用超臨界流體法研究了廢舊環(huán)氧樹脂的分離過程，并利用一氧化碳和氧化氫的混合流體對廢舊環(huán)氧樹脂進行資源化利用，使其發(fā)生分解反應，形成反應物。將廢舊環(huán)氧樹脂與超臨界流體反應，分離出來的小分子可以直接作為燃料使用，同時可以將其作為化工的原材料，有效實現(xiàn)了廢舊環(huán)氧樹脂的回收再利用。

2.4 溶劑法

運用化學溶劑法實現(xiàn)對廢舊環(huán)氧樹脂的資源化利用，通過采用有機或者無機化學溶劑的方式，使熱固性環(huán)氧樹脂的分子鏈斷裂，從而生成小分子的有機化合物。小分子的有機化合物可以作為生產(chǎn)環(huán)氧樹脂的原材料，生成的殘渣可以作為生產(chǎn)環(huán)氧樹脂復合材料的原材料。學術界在對環(huán)氧樹脂耐腐蝕性進行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，雙酚F型環(huán)氧樹脂能夠在硝酸溶劑中完全分解，并依據(jù)這一特點，利用硝酸將廢舊環(huán)氧樹脂進行分解，形成有機物，再利用乙酸乙酯作為萃取劑，實現(xiàn)對低分子有機物的萃取，最后運用固化劑，將環(huán)氧樹脂進行固化，制成再生樹脂。與原生環(huán)氧樹脂進行比較發(fā)現(xiàn)，再生樹脂的力學性能與原生環(huán)氧樹脂相差不大。目前，采用化學溶劑法對環(huán)氧樹脂的資源化利用尚處于初級發(fā)展階段，研究所使用的廢舊環(huán)氧樹脂材料均通過實驗室合成，在結構上存在一定限制，與現(xiàn)實的廢舊環(huán)氧樹脂材料還存在一定差別，但化學溶劑法為廢舊環(huán)氧樹脂的資源化利用提供了新的發(fā)展方向，具有十分重要的研究價值。

3 廢舊環(huán)氧樹脂資源化利用技術的思考

第一，采用物理法對廢舊環(huán)氧樹脂進行資源化利用的工藝較為簡單，對廢棄物的回收利用效率較高，能夠有效克服廢棄物焚燒處理的弊端，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護作用。但是由于廢舊環(huán)氧樹脂的成分較為復雜，將其作為再生環(huán)氧樹脂的原材料，不利于提升再生產(chǎn)品的性能，降低了再生產(chǎn)品的檔次，不利于提升企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。第二，熱解法通常被應用于對高分子有機物進行回收再利用的過程中，能夠有效減少廢棄物的排放量，但由于廢舊環(huán)氧樹脂經(jīng)過熱解作用產(chǎn)生的有機物多為玻璃纖維等無機物，因此，能夠充當燃料的有機物并不多。此外，如果對熱解的尾氣不能科學處理，還會導致二次污染，不利于環(huán)境質量的提升。第三，超臨界流體法能夠充分利用流體的物理特性，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂的分離，并對分離出來的有機物進行回收利用，有效提升了資源的回收利用率，節(jié)約了能源資源。但超臨界流體技術尚處于研究階段，還不能被廣泛應用于廢舊環(huán)氧樹脂的資源化利用領域。第四，采用溶劑法回收利用廢舊環(huán)氧樹脂，具有能源消耗少的特點，也不會造成二次污染。但化學溶劑法對廢舊環(huán)氧樹脂的溶解時間過長，因此需要添加一定的催化劑，加大了廢舊環(huán)氧樹脂的回收利用成本。同時，化學溶劑的使用量大，也導致化學溶劑法不能被廣泛應用。最后，利用化學溶劑法對廢舊環(huán)氧樹脂進行溶解，產(chǎn)生的廢液尚未形成科學的處理技術，加大了化學溶劑法的應用難度，因此，化學溶劑法仍存在于研究階段。

4 結論

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)化廢舊環(huán)氧樹脂資源化技術的過程中，運用物理法和熱解法，能夠有效提升廢舊環(huán)氧樹脂的回收利用效率。在此基礎上，采用超臨界流體法，有利于不同廢舊環(huán)氧樹脂材料的回收再利用。此外，采用化學溶劑法，也能夠對廢舊環(huán)氧樹脂的資源化起到一定作用。因此，在優(yōu)化廢舊環(huán)氧樹脂資源化技術的過程中，可以運用上述方法。

[1]王懷棟,張書豪,吳玉鋒.廢舊環(huán)氧樹脂原材料的推斷[J].應用化工,2017,4601:146-149.(2016-11-15)

[2]王嘉,宋晶晶,李曦.環(huán)氧樹脂含量對廢舊ABS塑料性能的影響[J].高分子材料科學與工程,2015,3104:133-136+141.(2015-04-22)