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废旧PP聚丙烯再资源化技术

2019-07-15 08:53:01    1203次浏览

废旧PP再资源化技术

聚丙烯(PP)是目前第二大通用塑料,随着建筑、汽车、家电和包装等行业的发展,废旧PP成为近年来产量较大的废弃高分子材料之一。目前,处理废旧PP的途径主要有:焚烧供能、催化裂解制备燃料、直接利用和再资源化。考虑处理废旧PP过程中的技术可行性、成本、能量消耗和环境保护等因素,再资源化是目前最常用、有效和最为提倡的处理废旧PP途径。

由于使用过程中受光、热、氧和外力等因素影响,PP的分子结构会发生变化,制品变黄、变脆、甚至开裂,导致PP韧性、尺寸稳定性、热氧稳定性和可加工性等明显变差,直接使用废旧PP制造制品难以满足加工和使用过程的要求。

因此,废旧PP再资源化技术不断发展,采用与其他聚合物合金化或与填料复合化,可明显改善废旧PP的加工性能、热性能、物理和力学性能,实现废旧PP的高性能化。

合金化

合金化是将废旧PP与其他高分子材料进行混合,制备宏观均匀材料的过程。通过选择不同高分子材料合金化,能够改善废旧PP加工性能、物理和力学性能,如采用弹性体可明显提高废旧PP的冲击韧性。

有研究废旧PP/RU复合胶(天然橡胶和丁苯橡胶各占50%)共混材料的力学性能和热变形行为,发现先将RU复合胶塑炼成细小橡胶颗粒,使其均匀地分散于废旧PP连续相,可明显提高废旧PP的冲击强度和断裂伸长率,但会导致PP刚性和耐热变形性降低。

由于绝大多数弹性体与废旧PP不相容,界面黏结较差,在加工和使用过程存在相分离,影响其性能。为改善废旧PP合金界面相容性,增强界面黏结,许多学者开展了广泛研究,发现了两种能增强共混材料的界面黏结,提高共混材料的储能模量、损耗模量和体系黏度的增容剂。

硫化剂可提高共混材料的冲击与拉伸强度、熔体黏度、断裂伸长率和延展性; 过氧化物交联剂的加入还能进一步改善共混材料的相容性,提高共混材料冲击和拉伸强度,但导致断裂伸长率略有下降。

复合化

复合化是将废旧PP与非高分子材料混合制备复合材料的过程,是实现废旧PP高性能化、功能化的主要途径。废旧PP复合化可改善其刚性、强度、热学、电学等物理与力学性能,降低成本等。

按照填料成分可分为无机填料和有机填料。

无机填料复合化

常用于PP复合的无机填料都可以用来与废旧PP复合,例如碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、金属氧化物、粉煤灰和玻璃纤维等。研究发现这些无机填料虽能显著改善废旧PP刚性、降低成本,但与废旧PP极性相差较大,表面能高,相容性差,导致复合材料的断裂伸长率和冲击韧性下降。

有机填料复合化

常见有机填料包括木粉与木纤维、淀粉、麦秸、麻纤维和废弃报纸等。有对木质纤维填充废旧PP微孔发泡技术的研究,结果表明熔融温度180℃,保压压力12.5MPa时,微孔结构均匀分布。由于微孔结构能够延长裂缝的传播路径,吸收外界冲击能量,从而提高冲击强度。

天然纤维是新兴的废旧PP填充材料,针对其高吸水性以及与废旧PP的不相容性,对其进行表面处理是实现天然纤维填充废旧PP复合材料高性能化的主要方法。另外,废弃涤纶也可用于改性废旧PP,有学者研究了β-成核废旧PP/废弃涤纶织物复合材料的结晶行为,结果表明废弃涤纶和β-成核剂对废旧PP结晶均具有异相成核作用,提高废旧PP结晶温度,并诱导形成β晶。

混杂复合化

混杂复合化是两种以上填料填充聚合物制备复合材料的过程。由于单一填料的局限性,混杂复合化可通过不同填料优势互补和协同作用,更好改善聚合物的综合性能。因此有关混杂填料填充废旧PP复合材料的制备和相关性能的研究已引起关注,涉及的填料主要包括不同无机填料混杂、无机/有机填料混杂。

合金复合化

为充分发挥合金化和复合化优点,有研究者开始将合金化和复合化结合以进一步改善和提高废旧PP物理与力学性能,实现废旧PP高性能化和工业化,如有机填料和弹性体、无机填料和弹性体结合改性废旧PP等。

针对这方面的研究结果表明:废旧PP和滑石粉填充废旧PP复合材料在低温下的断裂均为脆性行为,EOC(乙烯-辛烯共聚物)加入可显著改善复合材料的抗冲击性能;EOC增韧滑石粉填充废旧PP复合材料的动态力学行为并不随着回收次数增加而变化。

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