聚酰胺树脂废料回收利用.pdf
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1、第 卷第 期 年 月塑料工业 聚酰胺树脂废料回收利用李建林 易 勇 娄益波 逯维健 廖名熹 王文志(湖南工业大学包装与材料工程学院 湖南 株洲)摘要:随着聚酰胺的发展 其应用领域越来越广 废弃聚酰胺回收问题随之而来 目前回收废弃聚酰胺的方法包括物理回收、化学回收和绿色回收等多种方法 物理回收方法通常包括对废弃聚酰胺的分离、清洗、切割、研磨、混合、再生等工艺用于生产再生聚酰胺制品 这种方法具有技术成熟、成本低廉等优势 是回收利用废弃聚酰胺的主要途径 化学回收方法主要通过化学分解和重新组装来回收废弃聚酰胺 化学回收方法包括水解、醇解和氨解等多种工艺 这种方法可以回收废弃聚酰胺的有价值成分 生产新的
2、聚酰胺产品 绿色回收方法是以保护环境、提高资源利用效率为目标的回收方法 这种方法通过对废弃聚酰胺的酶解、微生物降解等生物途径回收废弃聚酰胺 废弃聚酰胺回收是当前应对废弃塑料问题的重要途径 也是保护环境、提高资源利用效率的重要举措 随着技术的发展与成熟 绿色回收会是今后发展的一个趋势关键词:废弃聚酰胺 物理回收 化学回收 绿色回收中图分类号:文献标识码:文章编号:():/开放科学(资源服务)标识码():():.:近十年来 全球聚酰胺及其复合材料年产销量过千万吨 而在聚酰胺及其复合材料生产、加工过程中产生一定的边角和废品 特别是每年的汽车、机械、家电及日常用品维修与报废中产生大量的废品这些废品如不
3、回收利用 将浪费有限的资源 尤其是将严重污染人类生态环境 因此 如何充分利用资源 减少环境污染 实现材料的循环利用已成为全球高度重视的课题焚烧和填埋是处理废弃聚酰胺的两种常用方法但会对生态环境造成严重的影响 焚烧塑料垃圾会释放大量的有害气体 影响周围居民的健康 对空气、土壤等造成不同程度的影响 填埋塑料垃圾也会导致地下水污染和土壤污染 因此 回收和再利用废弃塑料垃圾是一种更环保和更可持续的方法 它不仅减少了温室气体的排放 而且还可以再次利用塑料资源 减少新塑料的生产 从而节约自然资源 国内外聚酰胺的消费及回收现状国内外聚酰胺工程塑料的消费和回收现状复杂多 通信作者:王文志 男 年生 教授级高工
4、 从事特种聚酰胺研究方向 作者简介:李建林 男 年生 硕士研究生 主要研究方向为聚酰胺材料 塑 料 工 业 年 样 全球聚酰胺工程塑料市场的消费正在增长 随着人们对塑料产品日益增需 工业、医疗、电子、汽车等领域对高性能塑料材料的需求不断增加 不过 随着塑料垃圾和废弃聚酰胺制品不断增加 回收利用问题也日益受到重视 国内外均有越来越多的环保法规和政策 旨在促进聚酰胺塑料回收 减少塑料垃圾处理的环境污染 在一些发达国家 聚酰胺回收利用的设备和技术已经比较成熟 回收利用率较高 而在一些发展中国家 聚酰胺回收利用尚处于起步阶段 回收利用率较低 有待提高 总体而言 聚酰胺工程塑料的消费和回收现状呈现出复杂
5、多样的特点因此 我们需要加强对聚酰胺工程塑料回收利用的研究和实践 以促进资源循环利用和减少环境污染 回收料的预处理废弃聚酰胺的预处理是指在进行聚酰胺的回收和再利用之前的一些准备工作 主要包括对废弃尼龙的清洁、分类、掺杂物的去除等 在进行废弃聚酰胺的预处理之前 需要将废弃聚酰胺进行分类 将不同种类的聚酰胺区分开来 这是因为不同种类的聚酰胺在回收和再利用的过程中 可能会有不同的要求和注意事项废旧聚酰胺的来源一般分为三种聚合过程中产生的废料:在聚合过程中 由于各种原因(例如生产工艺的控制不当、原料的质量不稳定等)可能产生废料 这些废料包括生产过程中生成的残渣、未完全固化的产品等 该废料通常被认为是不
6、符合生产标准或客户要求的物品 并且无法再用于生产制品产生过程产生的废料:制品生产过程产生的聚酰胺废料是指在生产过程中产生的聚酰胺剩余物、报废的聚酰胺产品以及生产过程中产生的聚酰胺残渣 例如 在注塑、挤出、拉丝等生产过程中 有一定数量的聚酰胺原料不能被完全使用 也有一些聚酰胺产品不能通过检测或不能符合客户的要求 因此这些聚酰胺产品被标记为废弃物并需要进行回收处理使用后产生的废料:使用后产生的聚酰胺废料指的是聚酰胺制品使用过程中产生的废弃物 例如抛弃的玩具、家用电器、包装物等 这些废料常常因为其特殊的性质(如高耐热性和耐腐蚀性)难以降解可能对环境造成危害 因此 回收利用和处理这些废料显得尤为重要
7、回收利用方法物理回收、化学回收和绿色回收是废弃聚酰胺回收利用的几种主要方法 物理回收是指对废弃聚酰胺材料进行粉碎、挤出或热塑等物理方法 使其重新成为可用的原料 这种方法通常用于回收聚酰胺塑料制品 如废旧的汽车零部件、家电等 化学回收则是通过化学方法将废弃聚酰胺材料分解成其原来的单体再重新合成为新的聚酰胺材料 这种方法通常用于回收聚酰胺纤维、泡沫等 绿色回收是指利用生物降解的方法将废弃聚酰胺材料分解成有机物质 从而达到资源的循环利用 这种方法相对较新 主要用于回收废弃聚酰胺塑料制品 物理回收物理回收(也称为机械回收)指的是将废旧聚酰胺材料进行物理分离 包括对材料进行鉴别、分离、粉碎、清洗、干燥等
8、工艺操作 以获得可再生的塑料原料 这种方法无需使用任何化学药品 因此也称为物理回收 机械回收的优点在于简单、成本低廉、技术成熟 可以应用于各种塑料材料的回收 废旧聚酰胺的鉴别识别塑料常用的方法有:燃烧法、溶解法、熔点法 具体操作原理如表 所示 除此之外还有仪器分析法 如红外光谱、核磁共振、热分析、热化学分析等 仪器分析法在某种程度上更有效、更可靠表 三种常见识别方法及其原理 识别方法操作原理燃烧法在燃烧条件下观察材料的燃烧性质 以判断材料的种类 通常可以通过观察燃烧火焰的颜色、燃烧烟雾的味道和燃烧后残留物的颜色和形态来判断材料的种类燃烧法是一种简单、实用的材料鉴别方法 常用于各种高分子材料的鉴
9、别 如塑料、橡胶、油漆、涂料等溶解法通过观察材料是否能被某种溶剂溶解来鉴别材料种类的方法 该方法的原理是不同的材料对不同溶剂的溶解性是不同的 因此通过对材料进行溶解实验 可以判断出材料的种类熔点法通过观察材料的熔点来鉴别材料种类的方法 该方法的原理是不同的材料在加热到一定温度时会出现熔融的现象 而熔融温度是不同的 因此可以通过测量材料的熔点来判断材料的种类 废旧聚酰胺的分离不同类型的塑料在加工和再生利用过程中需要使用不同的技术和工艺 分离后可以提高再生材料的质量和价值 可采用的分选方法有:手工分选法、风力分选法、磁力分选法、静电分选法等(见表)废旧聚酰胺的粉碎废旧聚酰胺的粉碎是指将废弃的聚酰胺
10、塑料进行破碎处理的过程 一般来说 粉碎的目的是为了将废第 卷第 期李建林 等:聚酰胺树脂废料回收利用弃的聚酰胺塑料制成较小的粉末 以便于后续进行再生利用 粉碎过程一般采用机械方式完成 如使用粉碎机、折边机等 按照破碎机的工作温度 又有常温粉碎和深冷粉碎两种 其原理如表 所示表 四种常见分选方法及其原理 识别方法操作原理手工分选法通过人工将混在废塑料里的杂质及不同的塑料分开风力分选法利用空气动力学 将物料打散 然后将轻重物料分离磁力分选法主要目的是除去混入废旧塑料中的钢铁等金属碎屑杂质静电分选法利用不同塑料的摩擦带电差异 从而将不同塑料分离出来表 两种常见粉碎方法及其原理 粉碎方法操作原理常温粉
11、碎法在常温下将塑料制品进行机械粉碎 通常使用的是切割机、破碎机、磨粉机等设备深冷粉碎法将塑料制品放置在极低温度下进行粉碎 通常使用的是液氮、液氩等制冷剂 使温度降至 以下 再进行粉碎 废旧聚酰胺的清洗废旧聚酰胺的清洗是回收利用过程中的一个关键步骤 它的目的是将废旧聚酰胺中的杂质去除 以保证回收产品的质量 常用的清洗方法有物理清洗和化学清洗 物理清洗方法包括热风清洗、机械清洗和气力清洗 其中热风清洗是最常用的 它可以通过高温热风将废旧聚酰胺中的油脂、污垢、氧化物等杂质除去 机械清洗是指通过机械手段将废旧聚酰胺中的杂质除去 如切割、破碎、研磨等 气力清洗是指通过喷射气流将废旧聚酰胺中的杂质除去 化
12、学清洗方法主要包括溶剂清洗和酸碱清洗 溶剂清洗是指通过溶剂将废旧聚酰胺中的油脂、污垢等杂质溶解 然后通过过滤和脱溶剂将杂质除去 酸碱清洗则是通过酸碱液将废旧聚酰胺中的氧化物和水垢除去 废旧聚酰胺的干燥废旧聚酰胺的干燥是指将废旧聚酰胺中的水分去除 使其达到适宜进一步加工的状态 一般来说 废旧聚酰胺含水率较高 在加工过程中会产生蒸汽 影响加工质量 因此必须进行干燥处理废旧聚酰胺的干燥方法有很多种 常用的有烘干、蒸汽干燥、热风干燥等 具体方法取决于废旧聚酰胺的特性、要求以及加工设备的条件 烘干是指将废旧聚酰胺放在烘箱中加热干燥 热风干燥是指将废旧聚酰胺与热风接触 使其中的水分蒸发掉 蒸汽干燥则是通过
13、蒸汽的热能使废旧聚酰胺中的水分蒸发干燥特性曲线指的是干燥速度与含水率之间关系 它通常将时间与物料的含水率相关联 以描述物质在干燥过程中含水率的变化 干燥特性曲线可以帮助确定干燥速度、含水率和最终干燥状态 从而更好地控制干燥过程 避免在干燥中出现偏差 此外 干燥特性曲线还可以用于评估干燥过程的能效和控制成本 从干燥的原理上来看 任何干燥过程都包括三个时期(如图 所示):预热区():在预热区(段)物质的表面温度升高 水分从物质内部开始蒸发 这个过程的目的是使物质的温度和干燥空气的温度相近 以促进干燥过程的进行 干燥速率从 点慢慢上升至 点 等速干燥区():在等速干燥区(段)物质内部的水分继续蒸发
14、同时物质表面的水分逐渐被去除 这个过程中 物质内部的水分以固定的速度蒸发 并且物质表面的含水率逐渐减少当物质到达临界含水率 点时 进入降速干燥区()在降速干燥区(段)物质内部的水分含量逐渐减少 水分蒸发速度也逐渐降低 在到达 点时 干燥速率会较大减缓 湿度变化缓慢 当物质内部的水分含量降至平衡含水率 点时 干燥过程就会结束 在降速干燥区 物质内部的温度升高 从而降低水分蒸发的速度图 干燥特性曲线 物理回收应用废弃尼龙物理回收的应用包括在塑料制品再生、地毯回收等行业 例如 地毯回收中 可以将废弃尼龙地毯切割为小片 然后进行再生处理 制成再生塑料粒子从地毯中得到的再生物可以与其他物质相结合重新发挥
15、作用 等重新利用地毯废料产生的高分子材料 采用真空辅助树脂转移成型的方法 将环氧树脂和固化剂的混合物注入尼龙地毯聚合物复合塑 料 工 业 年 材料中 实验结果表明:该材料具有极低的吸水率在不同的浸泡时间(、)中 各样品的质量最大增加 说明该材料能有效地抵御潮湿环境 这一发现表明 地毯复合材料可以转化为轻质部件 如仪表板、吸声器、面板板、墙砖等 等研制了轻质水泥基复合材料 该复合材料用再生地毯纤维以高达 的纤维与水泥进行加固 对轻质水泥基复合材料的弯曲问题开展了研究 对韧性和冲击强度进行表征 随着纤维含量增加 复合材料密度逐渐减小 弯曲强度随着复合材料的密度增大而提高 轻质复合材料的密度范围为
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