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发信人: boat (——★船儿★——), 信区: material
标  题: 聚合物材料再循环利用的研究与进展
发信站: 听涛站 (Tue Feb  6 20:34:44 2001), 转信

当今社会正面临着空前规模的污染危机。每年欧洲要丢弃１．０亿吨垃圾，美国要丢弃
１．５诙废物，世界每年约丢弃５．０亿吨固体垃圾。如此多的垃圾，若不进行科学
的管理和利用，不仅会严重污染环境，而且还会极大地浪费资源。固体垃圾中有许多可
以利用的成分（如Ｔａｂ．１和Ｔａｂ．２所示），如纸，聚合物，玻璃，金属等，经
再生，可以再次应用。聚合物相对密度小，其质量百分比虽为７％～８％，但体积百分
比可高达２０％～３０％。聚合物的回收利用可大大缩小垃圾的体积，同时亦减轻环境
污染。
纸，金属，玻璃的回收利用具有较长的历史，而塑料的回收利用仍处于初期。虽然人们
很早就利用生产废料于再生产中，但是废塑料的综合利用研究始于７０年代，欧，美，
日等先进国家率先投入人力和物力，成立专门的研究机构和回收利用部门，开展研究与
开发，至今已取得成绩。
聚合物废料有几种来源，①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；②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。这些废料比较干净，易于回收再利用；③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。
1.废料的处理
1.1填埋
处理废料最简单的方法是填埋，然而填埋意味着失去所有可能利用的资源；况且填埋需
要较大的空间，占地面积大；再者填埋会掺出有机物，污染水源，也会逸出有机气体如
ＣＨ４；若要避免污染，建造新的高级填埋场需要昂贵的投资；聚合物废料相对密度较
小，体积大，且在土中难以分解（完全分解需要２００年以上），填埋更不适合，但分
解性聚合物材料曾引起人们的重视。但随填埋费用的高涨，填埋场将会越来越少，如美
国在１９８０年有１８５００个垃圾场，到１９９０年减少至６０００个。许多国家和
地区正积极采取措施减少填埋处理。
1.2再循环
有效的处理废料方法是聚合物的再循环利用，其研究和开发已在世界范围内展开。聚合
物的再循环不仅使环境污染得到妥善的解决，而且资源得到最有效的节省和利用。聚合
物再循环利用如图所示，途径有二条：材料循环和化学循环。材料循环（ＭＲ）是指废
旧聚合物经提纯处理后获得再生料，再次进行加工生产。ＭＲ使资源得到最大程度的利
用。众所周知，聚合物材料经使用，其性能会劣化，但经适当的技术处理，再生料的性
能可达到新料的水平．对于易于挑选和清洗的一次性使用的废物，是很适合于ＭＲ处理
的。化学循环（ＣＲ）是利用光，热或化学试剂等使聚合物降解成单体或聚合物短链，
用作油品或用于制新聚合物和化工原料。ＣＲ实施方法有水解，醇解和裂解。不能利用
ＭＲ处理的废料可通过化学裂解来生产化工原料或油品，油品可再精炼成化工原料。据
报导聚合物废料的化学裂解组分与炼油组分相同，完全可以利用现有的炼油设备进行化
工原料的生产。
1.3能量回收
能量回收即利用废旧聚合物作燃料或助燃料，进行加热或发电。聚烯烃的热量值很高，
达４３．３ＭＪ/ｋｇ，接近燃料油４４ＭＪ/ｋｇ值，比煤２９ＭＪ/ｋｇ高，比木头１
６ＭＪ/ｋｇ或纸１４ＭＪ/ｋｇ要高得多。能量回收常通过焚烧来实施，日本废塑料的
７０％是通过焚烧处理的，在世界上日本焚烧炉最多，１９８６年为１８９９座，比美
国（１５７座）和西欧（５９５座）的总和的２倍还多。但是焚烧会产生大量ＣＯ２；
混杂ＰＶＣ的废  燃烧会放出ＨＣｌ，二口恶口英等有毒物；高温偕易损坏炉子，费
用提高；为防止有毒物质的放出，需使用先进的燃料炉，因此焚烧大大受到限制。　

2.混合聚合物的分离
收集到的废旧聚合物往往是各种塑料的混合物，要更有效地进行废聚合物的再循环利用
，需对聚合物进行分离，例如塑料中常混有校Ｃ，加工时很有可能放出ＨＣｌ，从而
会腐蚀设备。目前用于分离混杂聚合物废料的方法有以下９种。①手工分离：由人来识
别废料，按类分开。但是有些材料不易识别，会造成分离的困难。②相对密度分离法：
不同聚合物具有不同的相对密度（参见Ｔａｂ．４），将粉碎聚合物投入液体中，相对
密度大的聚合物下沉，小的上浮，可达到分离的目的。③空气分离法：利用空气流动将
密度不同的聚合物进行分离，密度最小的流得更远，大的流得近。影响空气分离效果为
：聚合物固体的大小，相对密度和形状。④水力分离法：利用水流代替空气的水力旋流
器可用来分离密度不同的聚合物。经粉碎洗净的聚合物混料在贮槽内形成浆状物，由离
心泵定量送入水力旋流器，在分离器的上方得到较轻的聚合物，下方为重的聚合物。运
转条件选择适当，聚合物将得到最佳分离，是一种成功的方法。⑤漂浮法：利用聚合物
表面张力不同来分离聚合物。此法需用湿润剂和浮液，与材料相对密度，尺寸和形状无
关，其分离效率相当高。⑥静电分离法：聚合物具有不同的极性，会有不同的静电发生
状态和带电情况，利用这种差异可将聚合物分离。电动力学分离技术即是利用旋转鼓轮
和固定电极产生的高压（２０～４０ｋＶ）电晕将聚合物或聚合物与纸分离。⑦Ｘ射线
荧光分离法：利用聚合物特征基团的Ｘ射线荧光发射强度来检测聚合物，随后进行分离
。此技术已用于分离校Ｃ，但灵敏度需提高［１８］。⑧� 融法：在不同温度� ，将
熔融的聚合物分离开来。这种方法也有实际问题，一方面不同聚合物的熔程存在重叠区
，另一方面，熔化聚合物可能会破坏分子结构。  溶剂分离法：选择某种溶剂在不同温
度下将不同的聚合物溶解，从而达到分离目的。也可用多种溶剂将聚合物从混合物中萃
取出来。
聚合物混料的分离技术虽然很多，但理想的方法还有待于开发。人们曾设想如果生产部
门在聚合物产品中添加特定“标记”添加剂，此添加剂在紫外线照射下或在探测装置下
很容易被鉴别，则聚合物废料就很方便地自动分离。
3.聚合物再循环利用的现状
3.1聚烯烃
聚烯烃包括聚乙烯（ＬＤＰＥ，ＨＤＰＥ）和聚丙烯（ＰＰ）在废料中所占比例最高（
Ｔａｂ．２），其主要应用是农膜，包装袋，瓶子，桶，玩具，废物袋等。废料经适当
处理可制成再生料，用于制多层瓶，油容器，框子，箱子等，也用于与其它塑料共混，
改善性能。聚乙烯废料是制备氯化聚乙烯添加剂的原料。聚烯烃还有一大用处是裂解产
油。
3.2聚氯乙烯
聚氯乙烯应用很广，有包装材料（校Ｃ瓶等），有建筑材料（窗架等），有管材，电
线电缆，农膜，家具，墙纸等。校Ｃ废料多种多样，经处理可造粒获再生料，用作管
材（排污管，下水管，管中夹层），型材，护墙板，地板，混凝土模板，围墙，天花板
，塑料瓦等建筑材料，也用制家俱，室外座位，电缆护套材料，鞋底等。ＰＶＣ经裂解
也可得到油品。我国ＰＶＣ用量较多，对校Ｃ再生也做了许多工作，上海，北京，湖
北，江苏，四川等先后从国外引进加工设备，将校Ｃ再生料与新料混合加工成鞋底，
天花板，地板，排水管及发泡材料等。
3.3聚对苯二甲酸乙二酯（PET）
ＰＥＴ再循环利用的研究工作开展较全面，已成功地获得实际应用。校牛的主要产品
是瓶子，磁带，胶卷，纺织纤维等。尤其如一次性使用的饮料瓶是容易回收的废品，清
洗之后经熔融或溶解再沉淀可获得再生料。高纯的再生料可用来生产饮料，从等食品
级包装瓶。一般再生料可用于时装，睡袋等装填棉絮，捆包用捆带，地毯背衬，浴槽，
栅拦，墙壁粉刷料等。校牛钥山到成单体或化工原料，也可降� 后再聚合制备新ＰＥ
Ｔ。废旧ＰＥＴ是涂料，  粘剂，混凝土，泥浆及其它材料化学改性的组分。
3.4聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯是塑料中容易回收再生的材料。ＰＳ的主要用途是家用电器，缓冲包装材料，
仪器仪表，绝热建材，保温材料，水果蔬菜容器，食品盘碟等，它们皆由高品级树脂原
料组成，且经使用的废料比较洁净，容易收集。ＰＳ废料经粉碎，洗涤可直接造粒，制
成如笔架，肥皂盒，灯具等。ＰＳ还可用作合成木材，园艺器材，土木建筑材料如砖等
。ＰＳ微粉用于混入水泥制轻型或绝热混凝土，混入土壤改良土壤的保水性和透气性。
ＰＳ废料也用于制粘合剂及防水涂料。废旧ＰＳ可降解成苯乙烯。
3.5聚合物基复合材料
聚合物复合材料的回收利用近年来在国外受到重视。汽车工业的迅速发展，给环境带来
了污染，包括空气污染和固体废料污染。这些固体废料除金属之外，大多是聚合物，且
复合材料居多。西欧如德国率先采取措施，在汽车上使用再循环材料，并使制造的汽车
易于折卸，材料易于回收。例如汽车保险杠大多是ＰＰ基复合材料，回收品经粉碎可用
于再生产或在性能要求不严格的场合用再生材料替代昂贵的高性能材料。热固性复合材
料的利用常常是粉碎废料，用作聚合物的填料。同样地废复合材料也可用来裂解产油或
化工原料。能量回收也是聚合物复合材料利用的途径。
3.6橡胶
橡胶作为一大材料在国民经济中起着重要的作用。橡胶的主要应用是轮胎，电线和电缆
，其中轮胎占总用量的６０％～７０％，其废物利用的方法多种多样，废车胎更新胎面
可制二次车胎；废车胎脱硫制成再生橡胶，用于制电缆，玩具等；废橡胶粉碎成粉末后
，可用作橡胶填料；废橡胶碎片加入粘合剂，可制造绝热振动阻尼材料；废橡胶经化学
改性在建筑上用作防水材料；橡胶的热含量很高，达３３．４ＭＪ/ｋｇ（碳２５．１Ｍ
Ｊ/ｋｇ，重油３８．５ＭＪ/ｋｇ），在水泥厂作助燃料生产水泥；橡胶废料也用来裂
解制备汽油，柴油和燃料油。
3.7其它聚合物材料
许多聚合物废料皆可再循环。如聚丙烯腈可水解成聚丙烯酸离子聚合物，用作絮凝剂；
尼龙可以水解成原料单体；聚氨酯可化学降解成胺和醇；ＡＢＳ，ＰＭＡ系树脂，氟树
脂等亦可通过适当的处理加以利用。　
趋势与展望
聚合物材料的广泛应用，将会产生更多的聚合物废料。充分利用废料和减少环境污染是
聚合物材料再循环的发展方向。在地球资源日趋紧张的情况下，聚合物材料的再循环变
得更加重要，在此领域的工作将主要围绕两方面进行：①材料循环研究，包括分离技术
，加工技术，产品开发等；②化学循环研究，包括化学降解，高温裂解，催化加氢等。
聚合物材料的再循环利用是一项社会工程，要搞好这项工程，应从两方面着手，①加强
管理：要科学地管理使用的原材料，减少废物产生，同时加强废物管理，适当地限制焚
烧和填埋；要制定一定的法规，对材料的使用采用标准化，专门化和标记化，使材料易
于回收；要促使生产部门高度重视对废料的回收和利用；要建全废料回收网络如各地放
置回收箱，对废旧物进行有效的回收。②加强科技投入：有必要建立专门的研究机构或
组织机构，开展再循环技术的研究和开发工作，提高回收利用率。要完成这项工程，需
要政府部门的大力支持，同时需提高国民意识，尽可能地减少废物，并积极配合回收部
门做好废物回收工作。只有这样，才能使我国的再生资源利用水平提高，使环境污染得
到有效的控制。

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※ 来源:．听涛站 cces.net．[FROM: 匿名天使的家]

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