书城科普别让地球抛弃我们:远离垃圾与白色污染
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第21章 破解白色魔咒,让塑料变废为宝(3)

酚醛树脂的主要特性有化学稳定性好,耐酸、但不耐碱,耐热性好,耐燃,可自灭,电绝缘性好,耐电弧性差,制品尺寸稳定,成型收缩率和嵌件附加收缩率小,成型加工容易。

1.酚醛模塑料

苯酚与甲醛在酸性介质中(盐酸、草酸等)缩聚成热塑性酚醛树脂,再加入木粉、废棉、碎棉布片、石棉、云母、毛毡等作为填料,及六亚甲基四胺(固化剂)、脱模剂、润滑剂、促进剂、着色剂、无机填料等,经塑炼、滚压成片,再粉碎成模塑粉,填料不同,性能不一样。

以模塑粉为原料的成型工艺为模压和传递模塑,可注塑、挤出、机加工、涂层、黏合。用模塑粉可制造机器零件、手柄、电话机、纽扣、开关、仪表盘、电绝缘零件、接触酸性介质的化工容器、管件、阀门、蓄电池盖板、在高温下工作的电器部件等。以石棉为填料的模塑粉可制成电炉、电熨斗的底座等。

2.酚醛层压塑料

苯酚与甲醛在碱性介质中,经缩聚、真空脱水后加酒精成甲阶段线形酚醛树脂,该树脂为深棕色黏性液体,再将片状填料(棉布、纸、木材片、玻璃片、石棉布等)浸入该树脂,干燥后置于层压机内热压成层压板,也可模压成管、棒或其他制品。

酚醛层压制品有电工用布质层压板、玻璃布层压板、模压制品、卷压制品、石棉布基层压板、木材片基层压板、酚醛棉纤维模塑料等。

(二)环氧树脂

环氧树脂品种较多,但主要是由环氧氯丙烷与二酚基丙烷缩聚而得到的双酚A型环氧树脂,缩聚得到的是线形热塑性树脂,要使其从线形热塑性转变为体形热固性材料需加入固化剂、促进剂、稀释剂、增韧剂、填充剂等。

1.特性

(1)黄色或棕色透明液体,与固化剂组合可得各种性能的塑料。

(2)成型收缩率小,尺寸稳定性好,热膨胀系数小。

(3)黏结性好、电绝缘性和力学强度较高,化学稳定性好。

2.成型加工方法

可浇铸、浸渍、包封、模塑、层合、发泡、喷涂、涂覆。

环氧树脂

3.应用

电子工业中做包封、包装材料,浇铸电机定子、变压器,各种线圈、互感器、电容器、电缆头的浸渍、制化工管材、容器,汽车、船舶、飞机零件、运动器材,泡沫塑料做绝热、吸音材料,高强度夹心和蜂窝结构及防震包装材料。

(三)聚氨酯

聚氨基甲酸酯,简称聚氨酯,由有机多元异氰酸酯和多元羟基化合物或聚合物经逐步反应而成,主要的原料是多元异氰酸酯(二元酯或三元酯)和多元醇或含有多元羟基的化合物(聚酯或聚醚)。

当两种反应物都是具有双官能团时,得到的是线形热塑性树脂,具有橡胶的弹性。若其中之一或两种都具有两个以上官能团时,得到网状热固型树脂。

根据所采用的含多元羟基的聚合物的种类,聚氨酯商品分为聚酯型和聚醚型聚氨酯两类;按聚氨酯泡沫塑料材料的质地分为硬质、软质等。

1.聚氨酯泡沫塑料特性

(1)聚醚型。硬质聚氨酯泡沫塑料。浅黄色、无臭、闭孔结构的热固性塑料,泡沫密度为0.04~0.06克/厘米3;部分溶于丙酮,在氯仿、脂肪烃、芳香烃中溶胀,耐无机酸、碱、盐及弱氧化剂,耐油,保温、绝热、隔音性好,热导率小,耐磨性、撕裂强度、耐老化、耐紫外线、粘接性均好,吸水性小。

(2)软质聚氨酯泡沫塑料。无臭、浅黄色开孔结构的热固性塑料,密度低、弹性大、永久变形小,耐寒、吸音、隔热、工作温度-40℃~100℃,耐一般无机酸、碱、盐溶液,在有机溶液中溶胀,部分溶于丙酮,耐油。聚酯型。

①硬质聚氨酯泡沫塑料,与聚醚型相同。②软质聚氨酯泡沫塑料,物理力学性能优于聚醚型(如耐热、强度等),但价格较高,因黏度大而使加工困难。

2.聚氨酯泡沫塑料成型加工方法

(1)硬质泡沫塑料可浇铸、喷涂、反应注射成型、机加工、黏合。

(2)软质泡沫塑料可浇铸、喷涂,反应注射成型,可黏合。

3.聚氨酯泡沫塑料应用

(1)硬质泡沫塑料用于建筑、船舶、飞机、车厢等做屋面、墙面、门等保温、隔音的结构泡沫塑料,冷藏设备、管线的绝热保温材料,建筑物、矿山、地下工程救护、封闭坑道、防渗水材料,还做雷达罩、仪器壳体等。

(2)软质泡沫塑料在建筑、船舶、运输、化工、航空业中做隔热、保温、防震包装、吸音、过滤、吸油等材料,也用于制造服装、日用品、手套的里衬。

四、你知道常用塑料回收利用的途径吗

废旧塑料回收再利用大有前途,因为其资源丰富(废旧塑料及其制品到处都是,回收价廉),又是国家扶持对象(免税),而且设备投资少,生产工艺简单,谁先抢占这个巨大市场,就会赢得商机。而且,同时也为环保事业作出了贡献。

(一)回收废旧聚乙烯的利用途径

第一,回收的聚乙烯废旧塑料可通过各种成型方法直接再生利用。

第二,通过共混、增强、增韧、氯化、交联等改性方法提高回收的聚乙烯废旧塑料的各项性能,满足制品性能的需要。

第三,裂解制油、生产高价值原料、生成低分子量物质。

第四,焚烧回收能量。

(二)回收废旧聚丙烯的利用途径

第一,回收的聚丙烯废旧塑料可通过各种成型方法直接再生利用。

第二,通过共混、增韧、增强、氯化、接枝等改性方法提高回收的聚丙烯废旧塑料的各项性能,满足制品性能的需要。

第三,裂解制油、生产高价值原料、生成低分子量物质。

(三)回收废旧聚氯乙烯的利用途径

第一,回收的聚氯乙烯废旧塑料可通过各种成型方法直接再生利用。

第二,通过共混、增韧、增强、氯化、交联等改性方法提高回收的聚氯乙烯废旧塑料的各项性能,满足制品性能的需要。

第三,从PVC软制品中回收增塑剂和树脂、裂解制油、裂解制炭化物。

第四,焚烧回收能量。

(四)回收废旧聚苯乙烯的利用途径

第一,回收的聚苯乙烯废旧塑料可通过各种成型方法直接再生利用,泡沫塑料可脱泡造粒再成型。

第二,通过共混、增韧、增强、接枝等改性方法提高回收的聚苯乙烯废旧塑料的各项性能,满足制品性能的需要。

第三,制涂料、建材辅助材料(如防水材料)。

第四,裂解制苯乙烯单体、制苯乙烯的催化剂、油、新型涂改液等。

第五,焚烧回收能量。

回收废旧PE、PP(是两种新型塑料材料)经过处理可用来生产低档产品,尤其是日用品,如各种瓶子、膜、袋、箱、坛子、盘、电线电缆、捆扎绳、泡沫塑料等;其次用来裂解制油,根据塑料组分不同,可制成汽油、柴油等。

废旧塑料的回收利用大都采用熔融再生法,PVC废品经人工分拣、清洗后,热压混炼、拉片切粒或用单螺杆挤出设备造粒,再生料再与新料混合使用,制造鞋底、膜、片材、防水卷材、地板、排水管、门窗、瓶子、电线电缆,裂解制油、制碳化物等。

人们利用PS的方法也很多,回收的泡沫塑料制造建筑材料,如制轻质的混凝土砖、仿木材料,利用PS制造涂料和黏合剂,利用PS回收单体,裂解制油等。

废旧PET经清洗、干燥后制成再生料用于制造再生饮料瓶、制纤维、膜等,废旧PET分解制单体,生产对苯二甲酸和乙二醇,利用PET、制造油漆涂料,利用PET制造热熔胶,利用PET制造增塑剂对苯二甲酸-2-乙基己酯(DOTP)等。

五、薄膜的使用回收与利用

(一)薄膜的使用

农用塑料薄膜的应用在农业现代化进程中起了重要的作用。农用塑料薄膜基本上以聚乙烯为主。以地膜为例,主要使用线形低密度聚乙烯(LLDPE),由于线形低密度聚乙烯具有强度高、耐环境应力开裂性好、耐热及耐低温性好、突出的薄膜抗穿刺性以及加工过程中熔体的延伸性大、拉伸特性极好等特点,可制成微薄薄膜(6~7微米);高密度聚乙烯(HDPE)可在高温下进行超薄薄膜加工,也是生产地膜的主要原料之一。温室棚膜大多数国家仍以聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为主,也有以聚氯乙烯为主的。

目前,农用塑料棚膜的质量不断提高,品种繁多,以棚膜为例,有耐候寿命3~5年的长寿膜、紫外线吸收膜、防雾滴膜、防尘膜、多层膜等。农用地膜除了常用的保温膜外,还有除草膜、水稻育秧膜、苗避蚜膜等。

我国是一个农业大国,采用农用塑料薄膜覆盖栽培农作物是促进农作物增产和农业现代化的重要措施之一,是在有限的耕地面积上增加农作物产量的有效途径。我国农膜技术起步于20世纪50年代,70年代获得较快的发展,特别是1978年,从日本引入地膜生产技术后,1998年地膜产量已逾0.8万吨。1998年我国地膜覆盖面积1亿多亩(1亩=666.67米2),棚膜覆盖面积超过1000万亩,累计增产粮食、棉花、蔬菜、瓜果、糖类等逾70万吨。1998年,我国农地膜产量已接近1万吨。

我国农用塑料薄膜使用与回收中的问题主要集中在农用地膜上。由于目前地膜生产趋于薄型化,生产与使用者过分追求经济效益,忽视薄膜耐候性的改善,致使农地膜强度低、易破碎,寿命仅有4~5个月,给回收带来困难。

有关生态和环境污染问题已引起有关方面的注意。据北京有关部门对土壤残留农地膜进行的大面积调查及人工模拟试验表明,大量残留的农地膜污染农田,给农作物的生长带来了危害,造成不同程度的减产。耕作土壤层有废膜的土地比没有废膜的减产8.3%~54.2%,减产幅度因作物品种不同而有差异。据山西省有关部门统计表明,由于部分农膜残留在土壤中,造成土壤结构破坏、板结,土壤透气状况恶化,破坏了植物根系的吸收能力,致使减产9%。连续使用地膜5年,每亩耕地的地膜平均残留量达6~7千克,会使小麦减产26%。欲解决这一问题,一方面需要开发新产品,提高薄膜强度,降低成本,使薄膜容易回收;另一方面,应加强农地膜的科学使用与管理,防止大量的农地膜碎片残留在田间土壤中。

农用塑料薄膜回收与利用有利的一面是塑料的种类比较单一,分类工作比较简单;困难在于收集和清洗。

自20世纪90年代初以来,环境问题向塑料包装材料提出了严重的挑战,但从实际情况来看,塑料仍然是全世界包装工业中增长最快的材料。近10年来,年平均增长率为8.7%,超过了所有其他包装材料的增长,用于包装的一些主要材料如纸板、金属、木材和纺织物等的实际使用量均在下降。

用于包装材料的塑料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚酰胺等。塑料包装最广泛的应用领域是食品、饮料、化妆品、洗涤用品、药品以及其他消费用品。塑料也用于工业部门的货运箱。

(二)薄膜的回收

用于薄膜的主要材料有高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线形低密度聚乙烯及各种聚丙烯薄膜(BOPP、OPP、CPP)等。

1.薄膜的回收工艺

薄膜的回收工艺过程如下:

粉碎→清洗→脱水→烘干→造粒

对于在生产过程中产生的边角料或试车时产生的废膜,因为不含杂质,可以直接粉碎、造粒,进行回收利用。

包装薄膜和农用薄膜的回收,难点是分选和除去杂质及附着在薄膜表面的其他物质(灰尘、油渍、颜料等)。

(1)粉碎收集到大片的或成捆的薄膜需要剪切或研磨粉碎成易处理的碎片。粉碎设备有干式和湿式之分。干式粉碎机可直接对收集到的薄膜进行粉碎,湿式粉碎机则需要对收集到的薄膜在进行预清洗后再粉碎。前者结构简单,投资小,但由于所粉碎的薄膜含有较多的杂质,刀具磨损较大;后者虽然增加了一道工序,但刀具磨损小、噪声低。

(2)清洗清洗的目的是除去附着在薄膜表面的其他物质,使最终的回收料具有较高的纯度和较好的性能。通常用清水清洗,用搅拌的方法使附着在薄膜表面的其他物质脱落。对于附着力较强的油渍、油墨、颜料等,可用热水清洗或使用洗涤剂清洗。

(3)脱水经清洗后的薄膜碎片含有大量的水分,为了进一步加工处理,必须脱水。目前,脱水方式主要有筛网脱水和离心过滤脱水。筛网脱水是将清洗后的薄膜碎片送到有一定目数要求的筛网上,使水与薄膜碎片分选。筛网的放置形式既可平放,也可倾斜。带有振动器的筛网脱水效果更佳。离心脱水机是以高速旋转的甩干筒产生的强离心力使薄膜碎片脱水的。

废旧薄膜粉碎机

(4)烘干经脱水处理后的薄膜碎片仍含有一定的水分,为了使水分的含量减少到0.5%以下,必须进行烘干处理。烘干通常使用热风干燥器或加热器进行,为了节约能源、降低成本,干燥器或加热器产生的热风应该循环使用。

(5)造粒经过清洗烘干的薄膜碎片可送入挤出造粒机进行造粒。为了防止轻质大容积的薄膜碎片(50克/升)出现“架桥”现象,需要采用喂料螺杆进行预压缩,使物料压实,喂料螺杆的速度应与挤出机相匹配,以防止机器过载。通过计量设备加入适量的助剂,以改善回收料的性能。加工处理,必须脱水。目前,脱水方式主要有筛网脱水和离心过滤脱水。筛网脱水是将清洗后的薄膜碎片送到有一定目数要求的筛网上,使水与薄膜碎片分选。筛网的放置形式既可平放,也可倾斜。带有振动器的筛网脱水效果更佳。离心脱水机是以高速旋转的甩干筒产生的强离心力使薄膜碎片脱水的。

(三)薄膜回收料的利用

聚乙烯薄膜回收料用来生产新的薄膜,产品可以作为透明包装薄膜、着色的包装薄膜、垃圾袋薄膜或其他包装薄膜。此外,适当的着色,可以用于生产栅栏支柱、排水槽、电缆盘、污水管、树木支撑、货架和标牌等。

单层的一种材料的包装膜,在经分拣、清洗后,可直接制成塑料制品或造粒后制成各种制品。复合薄膜包括不同塑料的复合薄膜和塑料与纸、铝箔等其他材料制成的薄膜,回收后的再生处理要复杂一些,如多层塑料复合薄膜有PE/PP、PE/EVA/PE、PE/黏合剂/PA/黏合剂/PE、PP/PVDC等,在再生利用前,首先要将不同的材料分离,分离可用溶剂分离法。

纸塑复合薄膜在再生利用前需先将纸塑分离,这也是纸塑复合分离的方法,分离设备为一带有电加热的一镀铬空心料筒,料筒内装有一个带叶片的空心圆筒、料筒和空心圆筒以相反方向转动,破碎后的纸塑混合物加入料筒,在料筒中经加热的混合物上的塑料熔融后以料筒下部出料,空心圆筒中的空气将废气带走。

铝塑复合薄膜用于各种食品包装,使用后的铝塑复合软包装袋实际是一种混合废料,回收利用较为困难。处理的方法国外主要为焚烧回收热量。下面介绍利用铝的导电性,制造抗静电功能材料的例子,其工艺过程如下:

铝塑复合废料→清洗→粉碎→过筛→团粒→铝粉→助剂→挤出→半成品→挤出→成品

塑料排水管

将铝塑复合废料经清洗,粉碎过10目筛筛选,再进行团粒,该过程可采用北京塑料机械厂的团粒机。团粒工艺条件为喷水95℃下0.8升,加料时间3分钟,抽气时间5分钟,粉碎时间10分钟,每次处理15千克。经团粒的物料再用挤出机挤出,成半成品,将此半成品再添加入20%铝粉、阻燃剂、相容剂及其他助剂,再经挤出造粒即可得制品,用作导电性材料。

六、塑料容器的使用与回收

(一)容器的使用