难回收废弃交联高分子材料再生利用新技术.
废弃高分子材料回收利用新方法.
废弃高分子材料回收利用新方法电磁快速加热法瑞典A.Schwartz等人采用电磁快速加热方法回收金属—聚合物组件。
利用在交变磁场中,金属部件产生的热使升温速度高达15℃/s,使金属与聚合物间的粘合剂失去作用,达到回收利用的目的。
超临界流体法日本T.Sako等人利用超临界流体分解回收废旧聚酯(PET,玻纤增强塑料(FRP和聚酰胺/聚乙烯复合膜。
PET是典型的缩聚物,易于通过醇解或碱性水解分解为单体,实现化学回收。
他们采用超临界甲醇(临界温度T c=512. 6K,临界压力p c=8.09MPa 回收PET的优点是PET分解速度快,不需要催化剂,可以实现几乎100%的单体回收。
玻纤增强塑料是广泛应用的材料,由于玻纤的存在,其回收处理十分困难,他们采用超临界水(T c=647.3K,p c=22.12MPa,成功地将玻纤增强聚苯乙烯和玻纤增强不饱和聚酯分解成油状低分子物和玻纤,仅处理5min,玻纤即可几乎完全从有机组分中分离出来。
此外,他们还用亚临界水回收处理PA6/PE复合膜,在572~673K,水蒸汽压,1h的反应条件下,使PA6水解成单体ε-己内酰胺,收率达70%~80%,而PE 不分解,ε-己内酰胺溶于水,易与PE分离。
固相剪切挤出法日本N.Shinada等人采用固相剪切挤出技术回收废弃硫化橡胶和交联聚乙烯。
这两种高分子材料由于含交联结构,不熔,不溶,难以用一般回收技术回收。
他们先将硫化橡胶或交联PE 的碎片与20%~30%LDPE树脂在双螺杆挤出机中于高于LDPE 的熔点下共混,然后在单螺杆挤出机中借助强大的压力和剪切应力下进行固相挤出,再压塑成型而得到回收利用。
其形态分析表明,经上述处理后,交联PE或硫化橡胶成纤状分散在LDPE中,而LDPE则起粘合剂的作用,所得材料具有相当好的力学性能。
反应性共混法由于汽车用塑料保险杠尺寸大且所用材料组分(一般为PP比较简单,废弃保险杠的回收利用在汽车用高分子材料回收中占有较大的比例。
再生胶新技术的发展
再生胶新技术的发展橡胶的环保再生还原工艺-RV工艺，是在常温常压下，通过机械化学加工生产的再生胶（RVR 再生还原橡胶）。
这种工艺可实现胶料的循环、反复利用，能耗少、无污染、效率高和掺用比例高，RV橡胶再生剂的应用将使每个橡胶制品工厂实现无废料的梦想。
废弃橡胶资源近况中国连续３年是世界第一消费大国，2005年我国全年生胶消耗量为436.5万吨，其中非轮胎用胶量已达到165万吨。
废橡胶的产生量每年在280万吨以上，其中，废弃轮胎170万～200万吨，橡胶工厂的边角余料及废品也在80万吨左右。
这些边角余料属于未经使用的新硫化橡胶，其使用价值更高。
随着橡胶工业的快速发展，废硫化橡胶资源也会与日俱增，循环利用和无废胶工厂在今天得以实现。
国内外橡胶再生方法介绍及新技术进展状况传统再生胶行业已有130多年的历史，在中国是从1917年广东兄弟创制树胶公司自产再生胶算起，也已有90年的历史了，中国是最大的再生胶生产国，2005年生产再生胶145万吨。
橡胶再生方法大体上可以分为物理再生、化学再生和微生物再生3类。
◆物理再生技术物理再生是利用外加能量，如力、热—力、冷—力、微波、超声波、射线能等，使交联橡胶的三维网络破碎，形成具有流动性的再生胶。
１、微波再生微波脱硫法是一种非化学、非机械的一步再生法，它是利用微波能量切断硫—硫键（S—S）、硫—碳键（S—C）而不破坏碳—碳键（C—C），因而达到再生的目的。
因为微波能量是可控的，各种化学键的键能不同，断裂时需要的能量也不同，如S—S键（213 KJ/mol）、S—C 键（259 KJ/mol）、C—C键（347l KJ/mol），所以微波能断键是有选择性的，故用这种方法生产的再生胶性能接近原胶。
２、超声波再生机械力可以诱发化学反应，利用超声波也能够选择性地破坏交联键而保留分子主链，使硫化橡胶达到再生的目的。
硫化橡胶的超声波脱硫过程中除了破坏三维网状结构外，也导致了大分子链C—C键的断裂，因此还有必要进一步研究，以提高超声波脱硫的选择性，只有选择地破坏化学键，才可最大限度的保持原胶性能。
高分子材料的可再生利用
高分子材料的可再生利用高分子材料（Polymers）是一类由大量重复单元组成的材料，具有重要的经济和科技意义。
然而，由于其特殊的化学结构和性质，高分子材料的可再生利用一直是一个备受关注的话题。
本文将讨论高分子材料的可再生利用方式以及其在环保和资源利用方面的价值。
一、高分子材料的可再生利用方式1. 回收再利用（Recycling）高分子材料回收再利用是一种非常重要的可再生利用方式。
通过回收废弃的高分子材料，可以将其重新经过加工处理，制成新的高分子制品。
这种方式可以降低新材料的生产成本，减少环境污染，并减少对原始资源的需求。
2. 能源回收（Energy Recovery）对于无法通过传统回收再利用方式进行处理的高分子材料，可以进行能源回收。
能源回收主要包括焚烧和气化两种方式。
焚烧是通过高温将高分子材料转化为能量，同时产生热能可以用于发电或供热。
气化是通过高温和压力将高分子材料转化为气体，可以用于发电或者生产其他化工产品。
二、高分子材料的环保价值1. 减少海洋塑料污染随着塑料制品的广泛应用，海洋塑料污染成为一个全球性的环境问题。
高分子材料的回收再利用可以减少塑料垃圾的数量，从而减少海洋塑料污染的程度。
通过建立完善的高分子材料回收体系，可以有效解决塑料垃圾难以处理的问题。
2. 节约能源和资源传统的高分子材料生产过程需要消耗大量的能源和化石资源。
而通过回收再利用，可以减少对新材料的需求，从而节约能源和资源。
此外，高分子材料回收再利用还可以延长物质的使用寿命，提高资源利用效率。
三、高分子材料的社会经济价值1. 促进循环经济发展高分子材料的可再生利用是循环经济理念的重要体现。
通过将废弃的高分子材料重新利用，可以建立起一个闭环循环，提高资源的利用效率，并促进循环经济的发展。
循环经济可以带动相关产业链的发展，创造就业机会，促进经济的可持续发展。
2. 推动绿色制造和可持续发展高分子材料的可再生利用符合绿色制造和可持续发展的原则。
高分子材料废物处理-循环原理
（4）聚对苯二甲酸乙二醇酯
分解产物：二氧化碳、一氧化碳、乙醛、对苯二甲酸、 水。
无规裂解历程，裂解发生在酯键，氧会加速降解，故 也存在自由基机理。
（3）PVC 升温160℃脱去氯化氢，形成不饱和双键或
热老化
一、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热
老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解； 热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。
交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚 合物结构中引入微凝胶。
热氧化降解
热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。 氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，
二、高分子材料的循环利用原理
途径1——物理循环
材料循环(Material recycling )，又称物理循环(Physical recycling)：废旧材料的再加工。
途径2—化学循环(CHEMICAL RECYCLING)。
化学循环——高分子材料可通过高分子解聚反应、高分 子裂解反应、高分子加氢裂解、高分子汽化等方法加以 利用。高分子经解聚可获得单体及低聚物。可用于高分 子材料的再生产。
发生交联。 双键存在使材料变色。
（5）ＰＣ
广泛交联，形成碳化物。 反应初期：存在酯交换，水解，脱羧反应。 反应后期：分子结构重排后，形成芳香醚结构或
交联。 对水非常敏感，加热就水解。
4.2.1.2 大气老化或降解 （1）、高分子材料的风蚀及影响因素 不同的聚合物具有不同的最大损坏波长（最大活化波
如醉、醛、酸等物质。 高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自
由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的 特点是在此过程，有含氧自由基的参与。
废弃塑料制品的资源再生化处理ppt课件
立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的
特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和
熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成
的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。
①热塑性塑料分子结构都是线型结构,在受热时发生软化或熔化,可塑制成一定的形状,冷却后又变硬. 在受热到一定程度又重新软化,冷却后又变硬,这种过程能够反复进行多次.如聚氯乙烯,聚乙烯,聚苯 乙烯等.热塑性塑料成型过程比较简单,能够连续化生产,并且具有相当高的机械强度,因此发展很快. 热固性塑料的分子结构是体型结构,在受热时也发生软化,可以塑制成一定的形状,但受热到一定的程 度或加入少量固化剂后,就硬化定型,再加热也不会变软和改变形状了.热固性塑料加工成型后,受热 不再软化,因此不能回收再用,如酚醛塑料,氨基塑料,环氧树脂等都属于此类塑料.热固性塑料成型工 艺过程比较复杂,所以连续化生产有一定的困难,但其耐热性好,不容易变形,而且价格比较低廉.
2，PE，聚乙烯（高密度聚乙烯：HDPE；低密度聚乙烯：LDPE）主要应用：
目前PE是应用最广泛的塑料，借助不同的改性方法，PE可以应用在日常 生活的各个方面。比较有代表性的包括塑料桶、薄膜、纸杯内壁、水管和电缆外 皮等。使用注意：
PE本身无毒。但生产中会用到一些加工或改性助剂，如填料、稳定助剂 或颜料。有些助剂是有毒的。PE制品由于在较高温度下会软化甚至熔化，应尽量 避免高于开水温度100℃下使用。
2)热裂解
方法是将挑选过的废旧塑料经热裂解制得燃烧料油、燃料气。
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废弃塑料制品的回收利用
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高分子材料的可回收与再生利用技术研究
高分子材料的可回收与再生利用技术研究高分子材料被广泛应用于各个行业，如塑料制品、纤维材料等。
然而，由于其难以降解和处理，高分子材料的大量使用也带来了环境问题。
因此，研究高分子材料的可回收与再生利用技术变得尤为重要。
本文将探讨几种常见的高分子材料可回收与再生利用技术。
一、物理回收技术物理回收技术是通过物理性质的差异实现高分子材料的分离与回收。
目前，常见的物理回收技术包括筛选、重力分离和磁力分离。
1. 筛选筛选是一种常见的物理回收技术。
通过不同颗粒大小的筛网，将高分子材料与杂质分离。
这种方法适用于大小差异明显的颗粒，如塑料颗粒的回收。
2. 重力分离重力分离是利用高分子材料与杂质的密度差异进行分离。
通过调整流体的流速和倾角，使高分子材料在重力作用下沉降，而杂质漂浮在流体上方，从而实现分离。
3. 磁力分离磁力分离是利用高分子材料与杂质的磁性差异进行分离。
通过在适当条件下施加磁场，使高分子材料受磁力作用而被吸附，而杂质则不受磁力影响，从而实现分离。
以上物理回收技术可以根据高分子材料的特性和需要，进行组合使用，以提高回收效率。
二、化学回收技术化学回收技术是通过化学反应使高分子材料降解为可再利用的原料。
目前，常见的化学回收技术包括溶解、水解和气相裂解。
1. 溶解溶解是一种常见的化学回收技术。
通过选择合适的溶解剂，将高分子材料溶解为溶液。
然后，通过进一步的分离和纯化步骤，可以回收溶液中的高分子原料。
2. 水解水解是一种通过水作用使高分子材料分解的化学回收技术。
在适当的条件下，高分子材料与水反应，生成较小分子的产物。
这些产物可以被进一步利用，用于生产新的高分子材料。
3. 气相裂解气相裂解是一种将高分子材料加热至高温，使其在缺氧或氧不足的条件下分解为气体产物的化学回收技术。
这些气体产物可以被捕获和回收，并用于生产新的高分子材料。
化学回收技术可以根据具体材料的化学结构和反应条件进行设计和优化，以实现高分子材料的高效回收与再利用。
有机高分子材料的循环利用方案
把废橡胶制备成胶粉是其再生利用的主导方向。胶粉的制 备方法有冷冻粉碎、常温粉碎和湿法粉碎三种。
轮胎翻新因耗能少、成本低而受到重视。翻新所耗原料为 新胎的15~30%，价格仅为新胎的20~50%。
再生和脱硫能够使硫化橡胶转化成能够再次混合、加工和 硫化的新橡胶共混物，能够转化成类似生胶一样的高质量 聚合物。有机高分子材料的循环利用 Nhomakorabea目录
1 有机高分子材料的发展状况 2 存在的问题 3 主要高分子材料的循环利用 4 其他典型聚合物的回收利用
1 有机高分子材料的发展状况
有机高分子材料主要包括塑料、橡胶和合成纤维三大类。 我国1998年生胶产量1080kt，位于世界第三位。 合成高分子树脂种类繁多，性质差异较大，就品种而言， 有聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）和 聚苯乙烯（PS）。
3 主要高分子材料的循环利用
在高分子合成材料中，塑料用量最大，发展速度最快，其 中，PE、PP、PVC、PS的产量占总产量的70%，这四种 材料的再生利用也最为成熟。
3.1 PE废塑料的再生利用
1）简单利用——将回收的PE经过清洗、破碎、造粒后直 接加工成型。 2）改性再生利用——将再生料通过物理或化学改性后， 加工成型。 3）产气技术——在600~800高温下，废PE可裂解成乙烯、 甲烷和苯。 4）产油技术——废PE在450裂解时的产物为碳原子数为 7~12的重油，但常温粘度较大，不宜作为燃料使用。 5）产蜡技术——由产油技术产生的油可制得聚乙烯蜡， 因这种蜡无毒无腐蚀，硬度大等优点，近年来得到了广泛 的应用
3.4 PS废塑料的再生循环
1）直接热熔PS再生利用 2）填充改性其他材料 3）制作涂料、粘合剂、防水材料、改性沥青和阻燃剂 4）裂解PS制作单体及燃料油——PS能在苯乙烯溶剂中进 行溶液裂解，生成苯乙烯单体 5）溶剂法再生PS——将废PS塑料融于脂肪烃、芳烃中， 可制备PS再生料 6）非溶剂型热介质消泡再生PS——将PS废料放入消泡罐 中，加入热介质消除泡孔，将物料与介质分离即可得到 PS再生料
高分子废弃物资源化利用
土工材料化
土工材料只要求某些物理性能和化学性能的 技术指标，因此利用废塑料生产土工制品的经济 效益和社会效益较好。
例如黄玉惠等将废旧塑料改性制成附加值高的 高效水泥减水增强剂，对水泥减小率高于19%， 并可将水泥的最终强度提高40%，可广泛用于水 坝、桥梁和高楼等大型土建工程。
用废橡胶可以制成人工鱼礁、水土保持材料、缓冲材 料和铁路路基。在许多国家废车胎用来作山区或沙岸、堤 坝的水土保持材料。如图3-7所示，将水土易流失的斜面 修出一定的坡面，再将废胎平铺于坡面上。在土质松软的 地段，每1~7条平铺的废胎竖直埋入一条轮胎加固,在废胎 腔内填土，植入树草等。
图1-2 被白色垃圾严重污染的楠溪江景区
（5）废弃塑料中常混有各种污染物和有害物，生活垃圾 主要来源于家庭及商业服务业，这类塑料夹杂着大量污染 物并携带各种细菌和病原体，污染环境。医疗塑料中含有 更多的细菌，象结核杆菌、肺炎球菌等。它们在收集、运 输和储存的条件下，会发生细菌病原体的蔓延与繁殖，以 及有机物腐败会产生恶臭气味和黑臭垃圾水，这些污染物 进入环境，会造成直接或潜在的严重危害。 （6）造成资源的巨大浪费，热固性塑料的高分子材料基 本成分（单体）主要来自石油。一样，从长远看石油等资 源不会“取之不尽，用之不竭”，因此与其它自然资源， 可以通过技术手段实现再利用的废弃热固塑料也是一种再 生资源。如果废弃热固塑料直接废弃，将造成巨大的资源 浪费。
目前己经对环境造成严重污染，通常所说白色垃圾， 主要是指这部分废弃塑料。它们基本是聚苯乙烯、聚乙烯、 聚丙烯、聚氯乙烯等。
高分子废弃物的特点Fra bibliotek
由于具有良好的理化性质，高分子材料被广泛应用于电子电器、 汽车等产品中。随着这些产品的报废，大量的热固性塑料被废弃。废 弃热固塑料主要具备以下特性： （1）高增长性 目前我国电视机的社会保有量达3.5亿台、冰箱社会保有量达1.3 亿台、洗衣机社会保有量达1.7亿台。这些电器多是20世纪80年代中后 期进入家庭的，按10年至15年的使用寿命计算，从2003年起，我国每 年至少有500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机要报废。电视 机外壳、冰箱内胆、冷冻盒、冷藏盒、洗衣机桶、面板等都是高分子 废弃物的主要贡献因子。另外，每年拆解的报废汽车约为100万辆， 废弃高分子材料约2万吨。据汽车行业专家预测，随着我国汽车行业 的迅猛发展，随后的20年我国将进入汽车报废的高峰期，高分子废弃 物的产生量也会大大增长。 （2）难处理性 高分子材料具有独特的三维网状交联结构，具有不溶不熔的性质。 这种性质充分体现了热固性塑料作为基础材料的优越性，但是，高分 子材料遭到废弃后，其不溶不熔的性质便成为再生利用的最大技术障 碍。 （3）价值再生性 高分子材料又是不可多得的再生资源。废弃高分子材料通过资源 化技术再生，可用作生产活性炭、物流托盘等产品的原材料。
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WorldP la s tics-2008V ol.26No.2TECHNOLOGY &INNOVATION ■前沿科技目前全球高分子聚合物的产量已超过 2亿吨 , 高分子材料在生产、处理、循环、消耗、使用、回收和废弃的过程中也带来了沉重的环境负担。
聚合物废料的来源主要有 :一是生产废料———生产过程中产生的废料如废品 , 边角料等。
其特点是干净 , 易于再生产 ; 二是商业废料———一次性用于包装物品 ,电器 ,机器等包装材料 , 如泡沫塑料 ; 三是用后废料———指聚合物在完成其功用之后形成的废料 , 这类废料比较复杂 , 其污染程度与使用过程、场合等有关 , 相对而言污染比较严重 , 回收和利用的技术难度高 , 是材料再循环研究的主要对象。
预计 2010年 ,我国城市垃圾日产量为 60~70万吨 , 年产量达 2. 5亿吨 , 紧随美国之后排在第二位 , 城市垃圾管理压力日益增大。
垃圾中塑料约占 8%~9%, 产生的白色垃圾亟待治理。
我国每年废弃塑料和废旧难回收废弃交联高分子材料再生利用新技术■ 卢灿辉张新星梁梅摘要 :力化学是研究各种凝聚状态下的物质因机械力影响而发生化学或物理化学变化的一门边缘和交叉学科 , 在应力作用下聚合物分子间和分子内力可被削弱 , 分子结构可被破坏 , 化学键可能发生畸变或断裂。
将固相力化学反应应用于废弃高分子材料 , 特别是难回收利用的交联高分子材料的回收利用 , 实现了废旧橡胶的常温超微粉碎、固相力化学脱硫、废旧交联聚乙烯电缆的解交联再生和废旧聚氨酯发泡材料的回收利用 , 制备出了高性能、低成本的以废旧高分子为基材的复合材料。
新技术新工艺难回收废弃交联高分子材料再生利用新技术66轮胎占城市固态垃圾重量的 10%, 体积 30%~40%, 难以处理 , 影响人类生态环境 , 也影响高分子产业自身的进一步发展。
因此废弃高分子材料的回收利用对建设循环经济、节约型社会意义重大。
本文总结了基于固相力化学原理的废弃高分子材料回收利用新技术 ,实现废弃高分子材料的室温超细粉碎、均匀混合、分散、在固相控制分散相尺寸 , 在加工中调控其结构。
该技术在废旧轮胎、废旧交联聚乙烯电缆和废旧聚氨酯发泡材料等目前难回收废弃高分子材料的回收利用方面取得了重要进展 ,研究成果已在有关企业应用 , 产生了显著的经济效益和社会效益 , 为建设节约型社会和实现国民经济可持续发展提供了行之有效的新技术。
1实验部分1.1主要设备固相力化学反应器 :运用高分子力化学原理发明的固相力化学反应器 , 与常规粉碎设备不同 , 该反应器具独特的三维剪切结构 , 可对物料施加强大的剪切应力 , 具有粉碎、分散、混合及力化学反应的多重功能 ; 压力、转速可调 , 室温操作 , 易于规模化生产 , 是具有自主知识产权的高分子材料制备、改性和回收利用的新型设备。
开炼机 , SK-106B , 上海橡胶机械厂 ;平板硫化机 , HP-63D , 上海西玛伟力机械有限公司。
1.2主要材料废旧轮胎胶粉20目、 60目 , 浙江绿环橡胶粉体工程有限公司。
天然橡胶 :SCR-5, 云南省西双版纳国营东风农场。
交联聚乙烯电缆废料 :将金属材料分离后剩余的硅烷交联聚乙烯废料 , 主要成分为 80%XLPE 和 20% EVA 。
聚氨酯发泡材料废料 :浙江某汽车内饰材料厂工业边角料。
1.3实验方法力化学脱硫过程 :采用固相力化学反应器实现废旧橡胶的常温力化学脱硫。
将 20目粗胶粉由送料螺杆自动送料加入固相力化学反应器中 , 经碾磨由磨盘边沿下端出料 , 控制压力、剪切力 , 经过一定时间处理可获得不同脱硫程度的脱硫橡胶。
力化学脱硫温度为室温。
交联聚乙烯电缆的解交联采用类似工艺 , 聚氨酯发泡材料通过超细粉碎和力化学活化后直接使用 , 与 PU组合发泡料共混 , 代替 10%~20%的新料制备发泡材料。
1.4测试与表征1.4.1力学性能测试采用英国 Instron 4302型万能材料实验机 , 按国标 GB/T 1040-92测定试样的拉伸强度和断裂伸长率 ,拉伸速度 500mm/min 。
1.4.2形貌分析用 JSM-5900LV 扫描电子显微镜观察断面形貌 , 加速电压 20kV 。
XLPE 形貌通过数码相机照相获得。
2结果与讨论2.1废旧轮胎橡胶的固相力化学脱硫轮胎橡胶是一种高交联密度的高分子材料 , 由于其热固性特点 , 不能象废旧塑料通过熔融或溶解减小体积或熔体加工成型回收利用 , 通常采用焚烧或填埋减少堆积量 , 但又产生严重的二次污染。
通过将废旧轮胎橡胶(WTR 脱硫再生 , 然后直接使用被认为是最佳途径。
目前报道的橡胶脱硫方法大体上分为两类 :物理脱硫和化学脱硫。
物理脱硫是利用外加能量 , 使交联橡胶的三维网络破碎为低相对分子质量的碎片 , 如微波脱硫、超声波脱硫等。
化学脱硫是利用化学助剂 , 如有机二硫化物、硫醇、碱金属等 , 在升温条件下 , 借助于机械力作用 , 破坏橡胶交联键 , 得到再生胶 ; 此外 , 还有生物技术脱硫法等。
已报道的物理脱硫方法大多存在设备投资大 , 难以连续性生产的问题 ; 化学脱硫则需要加入化学助剂 , 成本提高 , 而且易造成二次污染。
因此高效、环保、低成本的废旧橡胶脱硫技术的研究开发具有重要的理论意义和应用价值。
废旧橡胶的脱硫 , 其实质是— C — S —键和— S — S —键断裂 , 而不破坏— C -C —键 , 从而有选择地破坏硫化橡胶的三维网络结构 , 而不是大分子主链。
硫磺硫化的交联橡胶三维网状结构中 , 分别含有单硫键、双硫键和多硫键 , 其中— S — S —键最薄弱。
硫化胶中各化学键的键能值分别为 E C -C=93Kcal/mol , E C -S-C = 50Kcal/mol , E C -S -S -C =35 Kcal/mol , E C -S -S -S -S =27 Kcal/mol 。
当受到剪切力作用时 , 硫化胶中的— S — S —键最先断裂 , 发生力化学脱硫 ; 若剪切作用过度 , 则可能导致橡胶主链— C -C —键的断裂 , 即降解。
因此 , 在力化学脱硫过程中 , 需选择合适的外力作用条件 , 以达到促进脱硫、控制降解的目的。
图 1为 WTR 力化学处理过程的形貌变化672008年 26卷第 2期 -国外塑料WorldP la s tics-2008V ol.26No.2TECHNOLOGY &INNOVATION ■前沿科技固相力化学反应器的作用特点是胶粒在碾磨过程中经受高压缩下的剪切、拉伸、摩擦、变形等作用 ,导致—S — S —键断裂 , 发生力化学脱硫 , 赋予 WTR 可再加工性。
图 1为 WTR 力化学处理过程的形貌变化。
由图可见 ,粗胶粉经过10次碾磨后 , 胶粉细化后又粘结成为条状结构 , 表明磨盘碾磨有效地破坏了交联橡胶的三维网状结构 , 选择性地断裂了— S — S —键和— C — S —键 , 使得不具有再加工性的废旧轮胎橡胶恢复了部分塑性和再加工性。
同时 , 大分子主链部分断裂 , 导致橡胶分子量降低也是塑性增大的原因。
图 2为力化学脱硫过程胶粉中凝胶组分含量和交联密度的变化。
胶粉中凝胶含量随碾磨次数增加而降低 , 由处理前的 90. 31%下降到脱硫后的72. 53%。
由图 2可见 , 固相力化学处理可有效断裂橡胶交联网中的— S — S —交联键 , 实现力化学脱硫。
通过力化学过程制得的脱硫胶 , 部分交联点被选择性地切断 , 含有接近原生胶直链状结构和残存的由少量交联键形成的松散网络结构。
脱硫程度定义为脱硫胶与生胶硫化胶交联密度之差与生胶硫化胶交联密度的比值 , 通过力化学脱硫后 ,WTR 的脱硫程度达到44. 8%。
图 3为力化学处理过程中再硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率的变化 , 力化学脱硫后的再硫化胶的拉伸强度达到 10. 9MPa ,未经脱硫的胶片强度仅为 2. 3MPa; 断裂伸长率由碾磨前的 69. 6%提高到 290%。
2.2固相力化学技术在交联聚乙烯电缆废料回收利用中的应用交联聚乙烯电缆料经过氧化物或硅烷交联制备而成 , 不溶不熔 , 难以用一般方法回收 , 是目前废弃塑料回收的难题。
通过固相力化学反应器对其进行微细化和均一化处理 , 利用高剪切应力破坏其交联结构 , 增加热可塑性和熔融流动性 ,达到再生之目的 , 从而把不可回收的交联废料变成可回收材料。
利用回收废弃电缆塑料成功制备了综合力学性能良好塑料制品。
用 100%废料制成的片材 , 其拉伸强度可达到 18. 6MPa,断裂伸长率达 350%。
XLPE 的固相力化学再生过程中无需添加任何助剂 , 获得的废 XLPE 超细粉末活性高 , 与其他聚合物材料、橡胶相容性好 , 成功实现了交联聚乙烯电缆废料的可再加工性 , 为交联高分子废料的回收利用提供了高效、清洁、环保的新技术。
2.3固相力化学技术在废弃聚氨酯发泡材料回收利用中的应用聚氨酯工业发展非常迅速 , 世界上聚氨酯的消费量基本上每十年翻一番 , 与此同时 , 在聚氨酯的生产与使用过程中产生了大量废弃物 (包括生产中的边角料和使用老化报废的各类聚氨酯材料。
焚烧法在聚氨酯废弃材料的处理中占有重要的地位 , 焚烧过程产生大量有毒气体 , 对大气造成污染 , 聚氨酯废弃材料的回收利用是废弃高分子材料回收中最困难的技术难题之一。
利用力化学反应器在室温条件下粉碎聚氨酯泡沫边角料 , 得到力化学活化的超细 PU 粉末 , PU 粉末具有颜色均匀、无杂质的特点 , 粒度达到20~100μm 。
将 PU 粉末再次用于PU 发泡材料的生产 , 可替代10%~15%的 MDI 和聚醚多元醇组合发泡材料 , 利用添加回收 PU 微粉制备的 PU 复合板性能与未添加 PU 回收料的板材性能和外观没有显著差别 , 是 PU 回收利用、降低生产成本的有效方法。
利用固相力化学反应器在常温下实现废旧轮胎橡胶的力化学活化和力化学脱硫、交联聚乙烯电缆废料的解交联和再生利用 , 以及废旧聚氨酯发泡材料的超细粉碎和力化学活化 , 为交联高分子材料的低成本回收利用提图 4废弃 XLPE 电缆力化学处理前后及用 100%废料制成的片材的形貌交联聚乙烯电缆废料力化学处理 XLPE 粉末图 2力化学脱硫过程胶粉中凝胶组分含量和交联密度的变化图 3力化学脱硫进程对再硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率的影响图 5力化学处理对再生 XLPE 材料力学性能的影响新技术新工艺难回收废弃交联高分子材料再生利用新技术682008年 26卷第 2期 -国外塑料供了新原理、新技术和新设备。