废旧塑料回收利用技术研究进展

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

废旧塑料回收利用技术研究进展

王 晴，李 思，张金辉

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

目前，废旧塑料回收率低，且产量大，给环境带来巨大压力，同时也造成了资源严重浪费，因此，开发高效可行的废旧塑料回收工艺具有重大的研究意义。主要介绍了复合法，改性再利用法，建筑材料改良剂法，机械物理法，热裂解法等技术在废物回收方面的现状，并对今后的研究方向提出了几点建议。

废旧塑料；复合法；改性法；机械物理法；热裂解法

塑料不易降解，直接填埋会造成严重的环境污染，不可降解塑料制品进入土壤，会使土壤内物质成分发生改变，据估计，1万t废旧塑料会对667 m2的土壤造成影响。同时，大量废弃的塑料也是一种资源的浪费。目前，国内外学者对废旧塑料的回收利用方法研究较多，笔者对现有的几种回收方法进行了简要概述，包括复合法，改性再利用法，建筑材料改良法，机械物理法以及热裂解法，并对今后的发展方向提出了几点建议，以期为相关研究提供参考。

1 废旧塑料回收利用方法

1.1 复合法

复合法是指将废旧塑料与其它材料复合，从而生产出具有一定附加值的产品，目前研究较多的有木塑复合材料以及塑料复合建筑材料等。复合法不但可以实现废弃塑料的回收处理，还能满足建筑、家装等对传统木材的需求。

高芙荣[1]以PVC和木粉为原料制备木塑复合材料[2]。为了防止产品起泡，作者首先对木粉进行了热处理，去除其含有的水分和易分解物质，并用偶联法和表面接枝法对其进行高分子包覆，使其具有亲油性。筛选出最佳复合材料合成条件为：PVC：木粉： DOP：CaCO3：ACR-401为100：45：6：2：4.5，稳定剂处理温度为190～230 ℃，铝酸脂偶联剂-XL-955和过氧化苯甲酰作为助剂。对复合材料的性能进行考察后发现：铝酸脂和丙烯酸偶联后的木粉所制备的PVC材料力学性能显著提高；DOP的加入也会显著改善PVC/木粉材料的力学性能和加工性能。蔺焘[3]以城市垃圾中分选出的废弃塑料以及山东省无棣县的棉秆刨花为原料，采用热压法制备复合板。考察了废旧塑料的形态以及纯度对复合板性能的影响，结果显示：废旧塑料的重均粒径越小，复合材料的性能越佳；塑料的纯度越高，复合材料的性能越好。张志梅[4]等人以废旧塑料和粉煤灰为原料制造建筑用瓦。实验首先对废弃塑料进行稀碱水清洗预处理，然后用粉煤灰、石墨和碳酸钙作为填料，在热压温度为(145±5)℃，热压压力为130～140 MPa的操作条件下进行制备。结果显示：当聚乙烯质量分数为35%左右时，瓦的抗折强度最大，聚乙烯含量过低会使瓦的抗折强度变低，而过高时，瓦的硬度会变低，因此应控制好聚乙烯的含量。

虽复合法具有可观的发展前景，但工艺流程复杂，同时还受到廉价的水泥等建筑材料的市场冲击。此外，在制备过程中，各种塑料的混入比率不当及相容性差异会导致产品质量不稳定，性能较差。

1.2 改性再利用法

改性再利用法是将塑料废弃物通过物理或者化学方法进行改性后再加工成型。经过改性过的废旧塑料在性能上尤其是力学性能会有很大提高。

杜拴丽[5]等人以废旧家用电器中的热固性塑料和热塑性塑料为原料，用不同方法进行回收再利用，最终确定了废旧电器塑料具有可回收再利用的性质。结果表明苯乙烯-顺丁烯二酸酐塑料（SMAH）对共混物的增容作用最好，当共混物比例为ABS∶PS-HI=70∶30，SMAH质量分数为 8% 时，共混物力学性能有较大的提高。当SEBS质量分数为 10%，ABS 和PS-HI共混物的冲击强度达到 20 kJ/m以上，且拉伸强度≥ 28 MPa，断裂伸长率≥ 40%，弯曲强度≥ 45 MPa。严义芳[6]等人用聚醋酸乙烯酯乳液和松香作为改性剂，对废聚苯乙烯进行改性，并用于乳胶漆的制备。结果显示：聚苯乙烯：聚醋酸乙烯为5:1，混和溶剂体积比为3:1:3 ，复合乳化剂体积比1:4时，乳胶漆的性能较好，附着力范围是5，表面干燥时间小于40 min，实际干燥时间小于10 h。

改性法再生产品性能会得到提高,质量也会相对较好，但是制作工艺复杂，往往需要特定的配套设备和大的投资。

1.3 建筑材料改良剂

该法主要是通过再生技术对废旧塑料进行再生，并作为改性剂添加到建筑材料中，使建筑材料性能有所提高。

廖利[7]等人以混合废塑料和线性SBS（改性剂）为研究对象，验证了混合废塑料可以用于改善道路沥青，作者还考察了聚合物沥青和废塑料等其他物质的各种性能指标.。试验中当PI＜2时，沥青具有较大的温度敏感性;当PI＞2时,沥青具有较差的低温塑性;当PI=-2～2之间时,沥青性能较好。对于SK-90#沥青，单独掺加废塑料时,4%的掺加量会使聚合物沥青综合性最优；混合掺加废塑料、SBS时, 3%的SBS掺量、1%的废塑料掺量会使聚合物沥青综合性能最优。赵云腾以[8]5%、10%、15%三种掺量再生的 ABS／PC 塑料颗粒为原料，将其掺入普通混凝土中，研究不同掺量的再生塑料颗粒对混凝土各种力学性能所产生的影响。从强质比折线图看出，随着塑料碎料颗粒掺量不断增加，强质比先升高到6.87之后又降低到5.98，但掺塑料后的强质比均比未处理的混凝土高。实验结果表明，塑料再生后的颗粒掺入普通混凝土后，能够改善混凝土的部分力学性能。

用废旧塑料对生产建材[9]进行改性虽具有投资少，效益高等优点，但是用于建材的废旧材料需要进行分类筛选，且回收后的塑料杂质多而且品质较差。

1.4 机械物理法

机械物理法是指通过各种强烈持久的复合机械力对废旧塑料进行作用，从而使材料的物理性质或形态发生改变，然后对其进行回收再利用的过程。

赖微[10]将废旧塑料喷吹进入高炉，从而代替煤粉或重油等传统燃料[11]，并对此法的可行性进行了验证。喷煤粉的燃烧率为50%～60%，而喷废塑料的燃烧率可达80%，可见塑料效果好于煤粉。此外，由于高炉封口温度极高，且系统处于强还原性状态，因此，气体中二恶英等有毒有害物质的量并没有增加。吴仲伟[12]等人采用剪切、挤压、碰撞等机械作用对废旧塑料进行粉碎再生，并对再生机理进行了分析。复杂的外力作用会使热固性塑料交联度降低，恢复一定的塑性，且表面能会有所增加。当转速为2 000 r/min时，30 min后可观察到塑料的塑性增强，立即挤压会有明显的固化成型现象。洪东[13]等人研发了新型翻盖式废塑料脱水机，弥补了老式脱水机产能低、对螺杆平衡要求高、维护困难等缺点。新型翻盖式脱水机转速可达2 940 rad/min，对标准的PET 瓶片进行脱水，效率在2%以内。同时，更换螺杆和拨片的时间缩减到原来的1/4，极大的提高了工作效率。

机械物理法对原材料的利用率较高，不产生有害气体，处理费用也较低，但这些机械需要有人看管操作，达不到自动化要求。

1.5 热裂解法

热裂解法是指在缺氧条件下，利用热能使废弃塑料中树脂高聚物的化合键断裂，由大分子量的有机物转化成小分子量的燃料气、液状物（油、油脂等）及焦炭等。

刘贤响[14]等人制备了一种新型的粉煤灰基固体酸催化剂，并将其应用到废聚苯乙烯裂解制燃料油的过程中。结果显示最佳反应条件为：温度为380℃，裂解时间60 min，此时裂解率可高达81.8%，产油率达90%以上，所得产物有较高利用价值。董芃[15]等人以废弃塑料为原料，采用热解法在连续给料的鼓泡流化床反应器中进行液体燃料制备，同时考察温度对产率的影响以及产生气体的主要成分。结果表明，液体产率均可达90%以上，且温度升高时，液体产率降低，气体产率增加，热解气的主要成分为甲烷、乙烯和乙烷，净能量收益为15 040 kJ/kg。王吉林[16]等人利用裂解法，以废聚乙烯为原料，并加入适当溶剂辅助，进行聚乙烯蜡的制备。考察了溶剂种类、溶剂加入量、温度、时间对产物收率和结构的影响。结果表明：芳烃类溶剂为最佳的溶剂助剂，最佳的反应温度为425 ℃，最佳反应时间为15 min，且溶剂的加入并不会时聚乙烯蜡的结构发生改变，溶剂易于回收。

传统热裂解法由于传热不均易产生积碳，且产品相对分子质量范围过大，转化率低，因此，如何改良单纯的热裂解法，从而提高效率是今后研究的重点。

2 结 论

废旧材料的回收利用是化工行业亟待解决的重大问题。笔者对近年来处理废旧塑料回收利用方法进行了综述，建议今后主要从以下几个方面展开工作着重研究：第一，对复合法的工艺流程进行简化，尽可能降低复合材料的生产成本，筛选最佳的复合材料制备条件。第二，探究简便可行的改性再生方法，尽量降低再生成本。第三，开发高效的废旧塑料杂质去除方法，设计更为自动化的机械物理法设备。第四，对单纯热裂解法进行改进，弥补其受热不均、效率不高等缺点。

［1］高芙荣. 废旧塑料再利用技术[J].木塑复合材料成型,2010(9): 71-73.

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［4］张志梅, 刘志刚, 陈庆琰, 等. 利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦[J]. 综合利用, 2000, 20(1): 25-27.

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Research Progress of Waste Plastics Recycling Technology

WANG Qing, LI Si, ZHANG Jin-hui
（Liaoning Shihua Chemical University, Liaoning Fushun 113001, China）

Nowadays, large amount of waste plastics are produced, and the rate of recovery is low, which has brought great pressure on the environment and led to serious waste of resources. Thus, it’s of great significant to develop feasible and effective waste plastics recycling technology. In this paper, research progress of waste plastics recycling technology were reviewed, including compounding method, modification method, modifying agent for building material, mechanical method, and thermal cracking method. Finally, some suggestions were put forward.

Waste plastics; Compounding material; Modification method; Mmechanical method; Thermal cracking method

X 705

： A

： 1671-0460（2014）04-0600-03

2013-09-12

王晴，女，天津宝坻人，研究方向：环境影响与评价。E-mail：510094522@qq.com。

张金辉（1963-），男，辽宁抚顺人，教授。研究方向：石油及化工产品的应用研究。E-mail：zhangjinhui422@126.com。