愚蠢的董事会的报价
近年来,我国聚苯乙烯塑料年均消费量增长10%。1990已经到了217000吨。随着电子仪器和家电行业的快速发展以及西部大开发的推进,EPS的消费量将会越来越大[1]。预计到2005年,中国将需要12万吨聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料大部分是一次性的,数百万吨白色垃圾散落在大自然中,既不会腐烂,也不会自行降解消失,一方面造成了严重的环境污染,另一方面也浪费了宝贵的不可再生资源。如何合理有效地回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料,引起了包括中国在内的世界各国研究者的关注。从20世纪70年代开始,日本、西欧和美国相继将塑料垃圾产业化。到90年代,塑料废弃物综合利用技术已经成熟,产业化达到80%。截止1999年底,美国塑料垃圾回收率达到50%,英国达到80%,日本达到49%。意大利不仅回收自己的塑料垃圾,还从欧洲其他国家进口塑料垃圾进行回收。中国从20世纪80年代末开始研究废塑料的回收技术。90年代后研究开始活跃,技术产业化率还很低。每年回收的废塑料只有65,438+05%左右[2],其余大部分被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小,只有0.02-0.04 g/cm3。所以很大,会占用很大面积的土地。而且泡沫塑料进入土壤后,不会被微生物降解,会使土壤中的空气、水分、养分无法正常交换。而且会逐渐释放出一些有害物质,影响生态系统的正常循环,恶化掩埋区及其周边方圆地区的土壤质量。聚苯乙烯泡沫的回收利用已经有很多专利和研究报告,其应用技术主要集中在以下几个方面[4-9]:
1.用于制造轻质建筑材料。以可发性聚苯乙烯预发泡颗粒或粉碎成小块的聚苯乙烯泡沫废料为主体,添加不同的填料,使用不同的粘结剂,制成各种轻质建筑材料。比如用碎木做填料,水泥做粘结剂,加水混合,然后模压成各种形状的轻质水泥隔墙,或者制作人造木材;铁丝支撑制成的轻质泡沫板,可用作墙板、台面或装饰板;用膨胀珍珠岩作填料可以制作屋顶保温板;以土壤为粘合剂和填料,与等量的聚苯乙烯泡沫颗粒均匀混合,压制成型,干燥煅烧,可制成高层建筑用轻质大型砌块或污水地下排水用透水管;废尼龙丝可作为填料制作轻质弯曲浇注料等。这种回收方法工艺简单,可回收量大,投资小,是一种很好的回收方法,但唯一的缺点是产品的技术附加值小。
2.用于制造通用聚苯乙烯。聚苯乙烯泡沫废料经高温脱泡、冷却后,经机械粉碎、挤压成条,然后造粒制成通用聚苯乙烯。这种方法的主要问题是,由于粉碎前未对废泡沫进行清洗以及烘烤和挤出过程中局部温度过高,回收材料的外观可能呈棕色,失去了新型聚苯乙烯的无色透明特性。其抗冲击性也较差,只能作为一些低值塑料件,难以与聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品等普通塑料相比。
3.用于再生可发性聚苯乙烯。回收废旧PS泡沫制作e PS或重塑泡沫产品应该说是废旧PS泡沫最合理的利用方向。由于废旧聚苯乙烯泡沫材料表面因环境污染而轻微变质,保持了原有聚苯乙烯泡沫的内部性能,为重复使用创造了条件。只有这样,才能重塑或制造EPS,充分发挥聚苯乙烯泡沫在许多方面的优良特性。用废聚苯乙烯泡沫制作EPS或重塑有几种方法:一是溶液聚合。将废炭化泡沫材料溶解在苯乙烯单体中,加入分散剂使聚苯乙烯的苯乙烯溶液悬浮在水中,加热聚合,然后加入发泡剂继续聚合,制得珠状泡沫材料。这种方法的优点是用废PS代替部分苯乙烯,可以降低成本。缺点是消耗苯乙烯单体,同时由于PS表面清洁度不稳定对引发剂活性的影响,很难制备出均匀的产品。第二,球化和再发泡法。一般聚苯乙烯切成圆柱形颗粒,悬浮在分散剂水溶液中,加热使圆柱体熔化球化,然后冷却,用发泡剂加压,冷却,过滤,洗涤,低温干燥,制成EPS珠[10]。这种方法的关键在于原材料的质量,否则很难保证新EPS的质量。第三,珠粉碎和改造的方法。在液体介质中选择合适的软化剂、表面活性剂和消泡剂,将大块废弃PS泡沫选择性粉碎成直径为4-8 mm的球形小珠,加入发泡剂后成型为泡沫产品。这种方法工艺简单,消耗的附加材料少,成型产品的物理性能接近原废弃物,投资小,效益大,值得推广。
4.溴化改性制备阻燃剂。聚苯乙烯的分子中含有苯环结构,苯环上的氢原子可以被亲电试剂取代。有人将回收的聚苯乙烯泡沫清洗干燥,溶解在二氯甲烷溶液中,在三氯化铝的催化下与液溴进行亲电取代,制备阻燃溴化聚苯乙烯。溴含量可高达6%。可用作PVC、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃剂。与其他有机阻燃剂相比,溴化聚苯乙烯用量低,阻燃效果好,燃烧时不释放二恶英等有毒致癌物,特别是与三氧化二锑配合使用时,其协同阻燃效果更好,是一种性能良好的阻燃剂。该工艺制备的溴化聚苯乙烯性能可与商用溴化聚苯乙烯阻燃剂相媲美,且成本低廉[11]。但由于阻燃剂本身用量不是很大,这种方法无法满足大量废弃PS的回收。
5.热分解技术。一方面可以裂解生产苯乙烯单体,即通过选择合适的催化剂,在加热条件下,将废聚苯乙烯泡沫裂解生产苯乙烯单体。在苯乙烯供应紧张的情况下,利用聚苯乙烯泡沫废料解聚制取苯乙烯以满足市场需求是合理的途径。美国、法国、日本也进行了大量实验,但没有产业化的报道。解聚生产苯乙烯的主要问题是苯乙烯的转化率比较低,在良好条件下只有70%左右,一般只有40%左右,不仅影响生产成本,而且造成裂解设备的清洗和连续操作困难[12]。另一方面,它可以被裂解成油。低分子量烃的混合物可以通过在隔绝空气的情况下加热泡沫塑料或在水蒸气下分解它们来获得,然后混合物可以通过催化剂分解和重整以获得无硫汽油馏分、煤油馏分和一些气体。11公斤塑料可以得到1油,其余主要是炭渣[13]。日本在这方面做了很多研究,中国在这方面也取得了一定的成果,现在正在进行产业化。
6.燃烧以恢复能量。由于聚苯乙烯泡沫的主要成分是碳和氢,所以它可以燃烧,其总热值(约4600kJ/kg)高于标准煤(约2600kJ/kg)和燃料油(约4400kJ/kg)。因此,通过焚烧利用其燃烧热也是一种有效的方法。这种方法已被许多资金雄厚、设备先进的发达国家所采用。如日本钢管公司用废塑料代替焦炭作为炼铁的燃料和还原剂;法国一家空调公司开发了一种利用废塑料焚烧产生的热量生产蒸汽的新工艺。蒸汽可用于生产,节约能源。但就我国而言,焚烧法还是落后于其他方法。塑料燃烧时发热量大,普通炉子容易烧坏,不易完全燃烧。所以需要设计专门的燃烧炉,设备维护费用很大,燃烧产生的气体容易造成二次污染,需要处理。
7.接枝改性制备涂层。涂料都是在基料中加入颜料,搅拌研磨而成。粘结剂是成膜物质,聚苯乙烯泡沫由有机聚合物组成。溶于溶剂后,可用作涂料的基料,具有良好的耐水性和绝缘性。但以PS为基料制备的涂料附着力和成膜性差,通过对其进行改性,加入适量的交联剂和增塑剂,提高其成膜性和涂膜质量,可制成各种涂料。如李等人将废聚苯乙烯泡沫粉碎溶于二甲苯中,加入引发剂,在一定温度下滴加丙烯酸进行接枝改性,得到组分A;将石油沥青溶于二甲苯中,得到组分B;将水、乳化剂和助剂混合均匀,得到C部分;将上述三种成分在乳化釜中乳化,制成防水涂料。在聚苯乙烯分子链上接枝丙烯酸分子,不仅增强了涂料的附着力,而且提高了乳液的稳定性。制备的涂层具有良好的耐热性、低温柔韧性和粘结强度。此外,在刚性聚苯乙烯分子链上接枝柔性丙烯酸丁酯可以提高聚苯乙烯的柔韧性和附着力,配合适当的助剂可以制成性能良好的防腐涂料。