CN102558748A - 一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法，包括以下步骤：(1)搜集废旧塑料，对来源于废弃电器外壳的塑料进行各种性能的测试，掌握塑料降解的程度，性能变化的规律以及各种添加剂的损失情况；(2)将各种家电外壳粉碎；(3)清洗干净；(4)干燥；(5)添加相容剂和增韧剂，再添加纳米无机刚性粒子；(6)混合；(7)在双螺杆上造粒。本发明采用添加相容剂的方法，使ABS和HIPS的相容性得到大大的改善，从而提高共混物的力学性能，达到甚至超过电器外壳用新料的性能；这种回收方法既不需要昂贵的分选技术，还能使材料的性能大幅度提高，是目前电器外壳塑料实现高值回收再利用的最为简便和先进的方法；无需分选，即简化了工艺，还省掉了昂贵的分选费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种废塑料再生利用方法，尤其是涉及一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法。
背景技术
当今中国已进入家用电器废弃高峰期，每年将产生3000多万台的报废家电产品，如此庞大的废旧家电必然产生大量的废旧塑料。在我国，目前处理废旧塑料的方法主要有焚烧填埋和回收利用，但焚烧会产生大量有毒气体，造成二次污染，填埋会占用较大空间，填埋后土壤中残留的塑料碎片又会影响土壤透气性，使农作物减产，因此废塑料处理技术的发展趋势是回收利用。
回收方法主要有材料式回收和能量式回收两种。其中材料式回收可分为：机械式再循环、原料式再循环和生物式再循环。机械式再循环式是通过一定工艺加工经过富集分离后的塑料回收材料制得新产品的过程。这种方式比较适合家电类中的热塑性塑料，这类塑料品种相对来说较少，也比较固定，另外家电产品多用于室内，不受风吹日晒的侵蚀，塑料性能降低的较少，易于实现高值资源化。原料式再循环则是利用化学试剂、热解、水解等作用使废旧塑料分解生成单体或化学原料，获得有使用价值的产品，并加以回用的过程，该方法投资大，生产线较长，要使用有机溶剂并且单体很难纯化；能量式回收是将废弃塑料直接燃烧或与其他物质共同燃烧回收能量的过程。
根据我国国情，我国的废热塑性塑料应以回收及再生利用为主，填埋、焚烧、热裂解等途径为辅。但目前废塑料的回收和再生利用率低，主要是回收利用技术难以配套，特别是塑料的分选技术和装备以及改性再生技术不够完善，限制了热塑性塑料的高值化回收再利用。
现在美国的MAB聚合物公司，采用浮选分类塑料的方法，来分离废家电中的热塑性塑料，使分离出的PP、PS、和HIPS的纯度达到95％以上，通过改性得到和新料性能接近的原材料。但设备的投资为2000万人民币，回收后的塑料原材料的成本已经超过相应新料的价格。日本的松下公司采用静电分离的方法分选废电器中的塑料，能使废塑料中PVC的残存量在1.5％以下，然后改性回收剩下的塑料品种。我国塑料改性企业使用的单一高品质再生原料多来源于美国、日本和德国等技术发达国家。
家电外壳一般都使用ABS或HIPS材料，废弃的家电都堆积的一起，很难分清哪个是ABS，哪个是HIPS。另外二者外观与密度相似，回收时较难进行分离。以往采用的回收方法主要有三种：一是不分选，由于ABS塑料和HIPS塑料，一个是非极性塑料，一个是极性塑料，二者不相容，直接共混造粒后，材料无论是微观上还是宏观上都是两相结构，用这种料生产制品，制品内材料分层，力学性能很低，所以只能用做低挡产品；二是手工分类，操作者依据塑料制品上的标识和对塑料在外观、触觉、软硬程度、敲击声音等方面的经验加以分选，另外，对塑料用途的认识也是分类的依据。鉴于一方面不是所有的塑料制品上都有回收标志，另一方面根据经验分类时常出现差错，分类效率不高，同时操作者的劳动卫生安全也必须受到重视，靠手工分类，这种方法效率低，识别率也低，无法满足大规模生产的要求。三是采用先进的浮选工艺。塑料分选技术包括光选、风选、电选、浮沉分选以及浮选等，由于ABS塑料和HIPS塑料性能相近，密度相近，荷电相近，无法利用光选、风选、电选、浮沉分选等方法进行分离，只能采用浮选工艺进行分选，但这种工艺造价昂贵，比如我国广州广钢集团引进美国的浮选塑料工艺生产线，花费大约2000万人民币，由于设备造价昂贵，导致回收料的价格往往超过新料的价格，这种工艺再生的塑料粒子在市场竞争中明显处于劣势，很难进入市场。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法，无需分选，即简化了工艺，还省掉了昂贵的分选费用。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法，其包括以下步骤：
(1)搜集废旧塑料，对来源于废弃电器外壳的塑料进行各种性能的测试，掌握塑料降解的程度，性能变化的规律以及各种添加剂的损失情况；
(2)将各种家电外壳粉碎；
(3)清洗干净；
(4)干燥；
(5)添加相容剂和增韧剂，再添加纳米无机刚性粒子；
(6)混合；
(7)在双螺杆上造粒。
优化的，上述废弃塑料无分选高值化再生利用方法，其所述的步骤(5)中的相容剂为苯乙烯和马来酸酐的共聚物SMA。
本发明采用添加相容剂的方法，使ABS和HIPS的相容性得到大大的改善，从而提高共混物的力学性能，达到甚至超过电器外壳用新料的性能；这种回收方法既不需要昂贵的分选技术，还能使材料的性能大幅度提高，是目前电器外壳塑料实现高值回收再利用的最为简便和先进的方法；无需分选，即简化了工艺，还省掉了昂贵的分选费用，废旧电器塑料由于受到光、热等外界条件的影响，已经有不同程度的老化降解，各种添加剂也有不同程度的损失，本发明首先对来源于废弃电器外壳的塑料进行各种性能的测试，掌握塑料降解的程度，性能变化的规律以及各种添加剂的损失情况，为其进一步的改性再生打下基础。
具体实施方式
下面结合其实施例对发明进一步详细说明。
本发明为一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法，其包括以下步骤：
(1)搜集废旧塑料，对来源于废弃电器外壳的塑料进行各种性能的测试，掌握塑料降解的程度，性能变化的规律以及各种添加剂的损失情况；
(2)将各种家电外壳粉碎；
(3)清洗干净；
(4)干燥；
(5)添加相容剂和增韧剂，再添加纳米无机刚性粒子；
(6)混合；
(7)在双螺杆上造粒。
所述的步骤(5)中的相容剂为苯乙烯和马来酸酐的共聚物SMA。
关键技术：
(1)ABS树脂具有复杂的两相结构橡胶相是分散相，SAN作为基体树脂是连续相；正因为ABS树脂中SAN为连续相的缘故，导致ABS树脂具有极性，与非极性的HIPS是不相容的，所以ABS/HIPS共混物在加工时会出现分层、变脆、力学性能大幅下降等问题。研发ABS和HIPS之间的界面处理剂以及界面处理设备，使再生的改性塑料的性能接近或超过纯塑料的性能，实现塑料的高值资源化是本课题的关键。
(2)材料综合性能的改善和提高技术。废旧电器塑料由于受到光、热等外界条件的影响，已经有不同程度的老化降解，各种添加剂也有不同程度的损失。为了尽可能提高再生制品的质量，在制造过程中需要添加一定量的性能改性剂，从而改善回料成型加工及材料的各项性能，从而达到使用要求
技术指标：拉伸强度≥28MPa，拉伸模量≥250MPa，断裂伸长率≥20％，弯曲强度≥45MPa，冲击强度≥20KJ/m2。
ABS塑料为极性塑料，而HIPS为非极性塑料造成两者的不相容，如果在两者的界面添加一种既有极性基团也具有非极性基团的共聚物作为相容剂，相容剂的极性部分能够和ABS发生反应，而非极性部分能够和HIPS产生强的相互作用，就能够提高ASB和HIPS的相容性，比如苯乙烯和马来酸酐的共聚物(SMA)就是这样一种相容剂。
废旧电器塑料由于受到光、热等外界条件的影响，已经有不同程度的老化降解，主要表现为冲击强度和断裂伸长率的降低，本项目可采用弹性体和回收塑料共混提高其冲击强度和断裂伸长率，为了不使材料的强度和刚度损失，适当添加无机纳米粒子提高材料的强度和刚性。将各种家电外壳粉碎后，由于各种塑料之间不相容，通过添加相容剂的技术，使相容剂分布在不相容塑料的两相界面上，利用相容剂的两相基团将不相容的塑料连接在一起，形成宏观上一相，微观上分相的共混物体系，从而改善共混物在加工过程中的分层问题，进而提高材料的各项性能。
为了进步一解决废旧电视机外壳塑料冲击强度和断裂伸长率下降的问题，采用增韧剂对废旧电视机外壳塑料进行增韧改性。研究增韧剂对废旧电视机外壳塑料力学性能的影响，得出最优的增韧配方，增韧剂的添加能够大幅度的提高了废旧电视机外壳塑料的冲击强度；但会造成强度和模量的降低，在增韧最优配方的基础上，添加纳米无机刚性粒子改性废旧电视机外壳塑料，以增加其强度、热性能和阻燃性能的，进而得到增强的最优配比。最后通过热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)扫描电子显微镜(SEM)研究材料微观形态结构和宏观性能之间的关系，为配方的进一步优化和性能的提高提供理论依据。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种废弃塑料无分选高值化再生利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)搜集废旧塑料，对来源于废弃电器外壳的塑料进行各种性能的测试，掌握塑料降解的程度，性能变化的规律以及各种添加剂的损失情况；
(2)将各种家电外壳粉碎；
(3)清洗干净；
(4)干燥；
(5)添加相容剂和增韧剂，再添加纳米无机刚性粒子；
(6)混合；
(7)在双螺杆上造粒。
2.根据权利要求1所述的废弃塑料无分选高值化再生利用方法，其特征在于：在所述的步骤(5)中的相容剂为苯乙烯和马来酸酐的共聚物SMA。
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