改性塑料生產(chǎn)企業(yè)就像烹飪大師,色粉就像調(diào)味劑,不可或缺
廢舊塑料的回收與利用有著很強(qiáng)的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)期以來(lái),由于塑料制品本身有很好的耐腐蝕性能,降解速度慢,廢棄后難以處理,被人們稱為“白色污染”。但這些不妨礙廢舊塑料仍是一種有很高熱值的材料,加以合理利用,對(duì)于減少污染、節(jié)省能源、陣降低原材料成本和實(shí)現(xiàn)可待續(xù)發(fā)展都是有益的。
由于熱固性塑料不具有再次塑化成型的能力,廢舊塑料的再生利用的研究和應(yīng)用更多地集中在熱塑性塑料上。由于不同品種的塑料性能是不同的,而各種不同塑料間往往是不相容的,
為了使得物盡其用以及取得理想的回收利用效果,必須在使用前對(duì)廢舊塑料進(jìn)行鑒別分類。
鑒別廢塑料種類的方法主要有物理方法和化學(xué)方法。物理方法又分為塑料的外觀鑒別、塑料的加熱鑒別、塑料的熱分析鑒別、塑料的密度鑒別、塑料的靜電試臉鑒別、塑料的溶劑處理鑒別和光譜分析法(如紅外光譜、激光拉曼光譜、激光發(fā)射光譜和等離子發(fā)射光譜)等。而化學(xué)方法主要包括塑料的燃燒試驗(yàn)鑒別、塑料的熱裂解試驗(yàn)鑒別、塑料的顯色反應(yīng)鑒別等。
關(guān)于塑料的鑒別有幾點(diǎn)需注意:
(1)有些塑料的鑒別方法也可應(yīng)用于不同塑料品種的分離。如密度法,當(dāng)兩種塑料的密度大小相差較大時(shí)用這種方法是很有效的。而靜電鑒別法則可用于極性相差較大塑料之間的分離。
(2)由于廢舊塑料的來(lái)源不同,當(dāng)塑料中所含雜質(zhì)較多時(shí).在鑒別前進(jìn)行必要的清洗、干燥、磁選等處理是必要的。
(3)填充改性在塑料工業(yè)中的應(yīng)用很多.當(dāng)廢舊塑料中含有大量填料時(shí)會(huì)形影其使用的品質(zhì)。由于無(wú)機(jī)填料具有不可燃燒性,可通過(guò)燃燒試臉或熱裂解試驗(yàn)后灰分的多少,來(lái)大致判斷塑料中是否含有填料以及填料的含量。
(4)由于塑料工業(yè)發(fā)展很快,很多塑料制品是改性后的塑料或加人了大量的助劑,通過(guò)單一的鑒別方法往往是難以得到比較確切結(jié)果的。如有些熱塑性塑料經(jīng)過(guò)了交聯(lián)或微交聯(lián)改性的,這時(shí)如通過(guò)簡(jiǎn)單的燃燒試臉是難以判斷出來(lái)的,而熱塑性塑料經(jīng)過(guò)交聯(lián)處理后已經(jīng)失去了再次塑化的能力.如不結(jié)合溶解試檢或光譜試驗(yàn)等方法加以鑒別,盲目購(gòu)買就會(huì)造成不必要的損失。再如很多塑料制品是經(jīng)過(guò)共混改性的。雖然并不影響其回收利用,但在很多時(shí)候?qū)ε袛嗥浣M分帶來(lái)了很大的困難.這時(shí)就必須利用多種鑒別方法綜合加以判斷。
(5)豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累對(duì)塑料種類的判別是有利的。如廢舊光盤大多是PC材料,廢舊電線電纜材料則大多是PE或PVC材料。廢舊農(nóng)用薄模大多是PE材料,度舊塑料編織袋則多是HDPE和PP材料.廢舊塑料管材則多是PVC或HDPE材料等。
(6)由于樹酯價(jià)格上升很快,有些塑料回料可能是二次回料甚至是多次回料.由于樹酯在成型加工過(guò)程中的熱、剪切力和氧等作用下不可避免地會(huì)發(fā)生陣解反應(yīng),聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量下降,影響塑料制品的性能。這時(shí)可通過(guò)鑒定材料的熔融指數(shù)來(lái)判斷度廢舊塑料的品級(jí)。
應(yīng)該指出要想確切地弄清廢舊塑料中的各個(gè)組分的種類和含量是很困難的.而且在實(shí)際生產(chǎn)中也很難保證廢舊塑料來(lái)源的穩(wěn)定性.所以當(dāng)產(chǎn)品對(duì)相關(guān)品質(zhì)如重金屬含量和衛(wèi)生安全等級(jí)要求較高時(shí),最好不要選用或摻雜廢舊塑料。
下面簡(jiǎn)單介紹幾種工業(yè)上常用塑料的簡(jiǎn)易識(shí)別方法。
一、外觀鑒別法
塑料的外觀鑒別法是通過(guò)其形狀、顏色、光澤、透明度、耐曲折性、硬度和彈性等來(lái)鑒別塑料的種類.例如從塑料制品的透明性來(lái)看.熱塑性結(jié)晶塑料呈半透明、乳濁狀或不透明.只有在制品厚度較薄時(shí),如薄模制品才會(huì)顯示出透明性;而不加添加劑的熱塑性非晶塑料則往往是全透明的;熱固性塑料由于通常含有填料.所以一般為不透明。
下表列出了幾種常用塑料的外觀形狀,但需指出的是表中所指的只是不含大量助劑或添加劑的塑料制品本身的外觀性狀。
種類 | 外觀性狀 |
聚乙烯(PE) | 未著色的制品為白色半透明,蠟狀,有滑膩感,軟而韌,有延展性,可彎曲、但易折斷,LDPE較柔軟,HDPE較硬 |
聚丙烯(PP) | 未著色的制品為白色半透明,蠟狀,光滯,劃后無(wú)痕跡,可彎曲、不易折斷,拉伸強(qiáng)度和剛性較好 |
聚苯乙烯(PS) | 未著色的制品為玻璃般透明,光滑,劃后有劃痕,性脆,易折斷,無(wú)延展性,有較強(qiáng)的剛性 |
聚氯乙烯(PVC) | 為微黃色透明狀,光滑,據(jù)增塑劑含量不同可分為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種 |
ABS | 為乳白色或米黃色,不透明,無(wú)光澤,有較好的物理機(jī)械性能,據(jù)聚合物中丁二烯的含量不同,聚合物表現(xiàn)為不同的彈性 |
二、密度鑒別法
不同塑料品種的密度存在差異,故可用密度法來(lái)鑒別塑料品種,并在塑料回收利用時(shí),利用密度法對(duì)塑料廢棄物進(jìn)行分離。但密度法很少單獨(dú)用于塑料的鑒別.因?yàn)樗芰现械母鞣N添加劑以及成型加工方法和工藝條件等都會(huì)對(duì)塑料制品的密度產(chǎn)生影響。下表列出了利用不同密度的溶液鑒別塑料的方法。
溶液種類 | 密度(g/cm3) | 溶液配制 | 浮于溶液的塑料 | 沉于溶液的塑料 |
水 | 1.00 | PE、PP | 其它塑料 | |
飽和食鹽溶液 | 1.19(25℃) | 水74ml,食鹽26g | PS、ABS | PVC、PMMA |
酒精溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.4%) | 0.91(25℃) | 水100ml,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的酒精160ml | PP | PE |
酒精溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.4%) | 0.925(25℃) | 水100ml,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的酒精140ml | LDPE | HDPE |
氯化鈣溶液 | 1.27 | 氯化鈣100g,水150ml | PE、PP、PS、PMMA | PVC |
下表列出了部分塑料的近似密度。
塑料 | 密度(g/cm3) | 塑料 | 密度(g/cm3) |
低密度聚乙烯 | 0.89~0.93 | 賽璐璐 | 1.34~1.40 |
高密度聚乙烯 | 0.92~0.98 | 聚醋酸乙烯酯 | 1.17~1.20 |
聚丙烯 | 0.85~0.91 | 聚丙烯腈 | 1.14~1.17 |
聚苯乙烯 | 1.04~1.08 | 聚苯醚 | 1.05~1.07 |
硬質(zhì)聚氯乙烯 | 1.38~1.50 | 交聯(lián)聚氨酯 | 1.20~1.26 |
軟質(zhì)聚氯乙烯(含40%增塑劑) | 1.19~1.35 | 聚乙烯醇 | 1.21~1.31 |
尼龍6 | 1.12~1.15 | 環(huán)氧和不飽和聚酯樹脂 | 1.1~1.4 |
尼龍66 | 1.13~1.16 | 環(huán)氧和不飽和聚酯樹脂(含玻璃纖維) | 1.8~2.3 |
雙酚A型聚碳酸酯 | 1.20~1.22 | 聚氟乙烯 | 1.3~1.4 |
聚甲醛 | 1.41~1.43 | 聚三氟聚乙烯 | 2.1~2.2 |
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 | 1.38~1.41 | 聚四氟乙烯 | 2.1~2.3 |
三、溶液鑒別法
高分子材料有線型、支化和交聯(lián)、結(jié)晶和非晶、極性和非極性之分,對(duì)不同的溶液有不同的溶解性。如一般熱塑性塑料可溶脹或溶解在某種溶劑中;而熱固性塑料或交聯(lián)的熱塑性塑料則不能溶解,當(dāng)固化度或交聯(lián)度較低時(shí),只能輕微溶脹;結(jié)晶性塑料則往往需要在較高的溫度下才能溶解;極性聚合物則只能溶于極性的溶劑中。
下表列出了部分高分子材料的溶解性。
聚合物 | 溶劑 | 非溶劑 |
聚乙烯 | 甲苯(熱)、二甲苯(105℃)、四氫萘(熱)、十氫萘(熱)、1-氯萘 (≧130℃) | 汽油(溶脹)、醇類、醚類、環(huán)己酮 |
聚丙烯 | 芳香烴(甲苯90℃,二甲苯140℃)、四氫萘(135℃)、十氫萘(120℃)、1-氯萘(130℃) | 汽油、酯類、醇類、環(huán)己酮 |
聚苯乙烯 | 苯、甲苯、三氯甲烷、環(huán)己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二硫化碳、汽油、四氫呋喃 | 脂肪烴、低級(jí)醇、乙醚 |
聚氯乙烯 | 甲苯、氯苯、環(huán)己酮、二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、二甲基甲酰胺 | 甲醇、丙酮、庚烷、乙酸丁酯 |
聚氯化聚乙烯 | 乙酸乙酯、環(huán)己烷、二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、丁酮 | 乙醇 |
聚乙烯醇 | 水、二甲基甲酰胺 | 烴類、甲醇、乙醚、丙酮 |
聚丙烯腈 | 濃硫酸、二甲基亞砜、二甲胺基甲酰胺 | 烴類、醇類、乙醚 |
聚甲基丙烯酸甲酯 | 甲酸、乙酸、苯、甲苯、氯仿、二氯乙烷、乙酸乙酯、低級(jí)酮、四氫呋喃、四氫萘 | 脂肪族醇、乙醚、石油醚 |
聚酰胺 | 甲酸、濃硫酸、二甲基甲酰胺、間甲酚 | 汽油、烴類 |
聚甲醛 | DMF(150℃)、苯酚(熱) | 烴類、醇類、汽油 |
ABS | 二氯乙烷、氯仿、三氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、四氫呋喃、環(huán)己酮 | 乙醇、乙醚 |
PET | 二氯乙烷、四氯乙烷、甲酚、苯酚、氯苯酚、濃硫酸、硝基苯 | 烷烴、甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、環(huán)己酮 |
聚砜 | 二氯甲烷、二氯乙烷、芳香烴、DMF | 乙醇、丙酮 |
四、燃燒鑒別法
高分子材料屬于有機(jī)材料,大多可燃燒。但由于化學(xué)與物理結(jié)構(gòu)的差異,燃燒時(shí)現(xiàn)象不同,可根據(jù)能否燃燒、燃燒的難易、火焰的顏色、煙的濃淡、自熄情況和發(fā)出的氣味等特征來(lái)判斷塑料的種類。
下表給出了主要塑料的燃燒特性。
塑料種類 | 燃燒性 | 燃燒性狀 | 氣味 | 殘?jiān)伾?/span> |
聚乙烯 | 易 | 邊燃燒,邊熔融滴下,無(wú)煙,離火繼續(xù)燃燒,火焰尖端呈黃色,底部呈藍(lán)色 | 特有的石蠟味 | 黑色 |
聚丙烯 | 易 | 熔融時(shí)低落不明顯,火焰顏色同PE | 石油氣味 | 黑色 |
聚氯乙烯 | 難 | 燃燒時(shí)軟化,冒煙,離火即滅,具有含氯化合物特有的黃色火焰,底部綠色 | 特有的氯化氫刺激性氣味 | 黑色 |
聚苯乙烯 | 易 | 近火急劇收縮,有發(fā)軟起泡現(xiàn)象,放出大量黑煙,離火繼續(xù)燃燒,火焰為橙黃色 | 苯乙烯氣味 | 黑色 |
有機(jī)玻璃 | 易 | 燃燒時(shí)熔融氣泡,火焰為淡藍(lán)色,并不為白色,有破裂聲 | 強(qiáng)烈花果味或蔬菜的腐爛氣味 | 黑色 |
ABS | 易 | 燃燒時(shí)軟化、熔融、燒焦,放出黑煙,無(wú)滴落,黃色火焰 | 無(wú)苯乙烯氣味,兼有橡膠味 | 黑色 |
尼龍 | 中等 | 熔化滴下,火焰尖端呈黃色 | 羊毛或指甲燒焦氣味 | 淺黃褐色 |
熱塑性聚酯 | 易 | 燃燒時(shí)有收縮,冒出黑煙,離火繼續(xù)燃燒,火焰尖端黃色,底部藍(lán)色 | 特有的辛辣味 | 黑色 |
聚碳酸酯 | 中等 | 燃燒時(shí)軟化、熔融、氣泡、焦化,離火后慢慢熄滅 | 花果腐臭氣味 | 黑色 |
聚甲醛 | 易 | 燃燒時(shí)熔融滴落,離火繼續(xù)燃燒,火焰上端黃色,下端藍(lán)色 | 強(qiáng)烈甲醛氣味,魚腥臭味 | 黑色 |
聚乙烯醇 | 易 | 燃燒時(shí)軟化、熔化、分解,有“撲哧”聲,火焰為橙黃色 | 有毛發(fā)燒焦氣味 | 淺灰色 |
玻璃紙 | 易 | 像紙一樣燃燒,呈紅黃色火焰 | 同燒紙一樣氣味 | 殘灰色 |
醋酸纖維素 | 易 | 熔融,滴落,暗黃色火焰,少量黑煙 | 醋酸味 | 黑色 |
聚四氟乙烯 | 不燃 | |||
聚苯醚 | 易 | 燃燒時(shí)熔融,放出濃黑煙 | 花果臭味 | 黑色 |
酚醛 | 難 | 燃燒困難,離火即滅,黃色火焰 | 有甲醛氣味 | 黑色 |
環(huán)氧樹脂 | 中等 | 燃燒時(shí)冒出黑煙,黃色火焰,濺出黃色火焰 | 刺激酚類氣味 | 黑色 |
五、塑料薄膜簡(jiǎn)易鑒別法
塑料薄膜是塑料的一大品種。各種塑料薄膜在延展性、撕裂強(qiáng)度、溶解性、熔融性、熱收縮性能等方面都存在較大的區(qū)別.可以利用這些差別綜合加以判斷。下圖給出了常見的塑料薄膜的簡(jiǎn)易綜合鑒別的流程。