聚苯乙烯泡沫塑料的回收与利用

聚苯乙烯泡沫塑料的回收与利用

【摘要】：聚苯乙烯泡沫塑料(PSF)的广泛应用已经造成了严重的环境问题。文中综

述了废聚苯乙烯泡沫塑料回收与综合利用研究最新进展,对其中的一些加工方法做一些介绍,展望了PSF回收利用技术研究的发展方向。

【关键词】：聚苯乙烯泡沫塑料 回收 利用

【Abstract】：Polystyrene foam (PSF) application has resulted in serious environmental problems. This paper summarizes the latest research progress of waste polystyrene foam plastics recycling and comprehensive utilization, to do some introduction of some of the processing method, prospect of PSF recycling technology development research.

【Key word】：Polystyrene foam Recovery Use

【前言】：我国聚苯乙烯泡沫塑料的年需求量在150万吨左右,并以

每年10%的速度递增。用掩埋、焚烧等常规方法处理废聚苯乙烯泡沫塑料不仅产生二次污染而且浪费资源,我国要实现快速可持续经济发展目标,就必须充分利用现有的资源,发展循环经济。

1聚苯乙烯及其制品简介

聚苯乙烯塑料（PS）或聚苯乙烯泡沫塑料（PSF）是世界上应用最广泛的塑料之一，他是热塑性塑料，产量位居第三仅次于聚氯乙烯和聚乙烯。聚苯乙烯及其制品广泛应用于各种包装材料、广告装潢、泡沫保温材料、缓冲材料及一次性餐具等。但由于PSF多属一次性应用，易于造成浪费且其制品密度小（一般为0.015～0.03）体积大，不易降解，另外废PS泡沫塑料本身所带的有毒物质又会污染地下水

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破坏土壤结构，成为白色污染。回收与利用聚苯乙烯及其制品有其必要性，既能减少其对环境的污染又能节约资源达到经济效益。

2废旧聚苯乙烯泡沫塑料的回收技术

由于白色污染越来越严重，各国政府都十分重视聚苯乙烯泡沫塑料的回收与利用。在一众的科研人员的努力下回收技术有了一定的进步。

2.1生物降解法

将聚苯乙烯泡沫塑料变成生物可降解材料是一种最简便直接的处理方法,能够从源头上控制PSF环境污染问题。加拿大Cascades公司研发了一种能加速聚苯乙烯泡沫塑料氧化降解作用的专用助剂TDPA,添加了该助剂的PSF在使用性能上没有变化,但在氧、热、紫外光辐照或机械应力作用下能变成能被细菌和其它微生物吸收消化的细粉料,氧化降解时间约为3年,该技术已应用于Cascades公司的Bioxo系列商品中[2]。爱尔兰国立大学和德国汉堡大学的研究人员开发了一种两步法工艺,可将废弃聚苯乙烯转化为可生物降解塑料,首先是将聚苯乙烯热解为苯乙烯油,然后利用一种细菌在氮气氛下使苯乙烯油转化为聚羟基烷基酸酯(PHA),PHA是一种生物降解材料,可进一步生产通用的热塑性塑料[3]。生物降解法技术含量较高,这方面研究已取得了一定突破,但距大规模工业化应用还有很长一段路,需要在实践中检验和发展。

2.2熔融挤压成型回收法

熔融挤压成型回收法对设备要求不高，工艺简单，容易操作，投

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入小,适用于一般中、小型厂。是目前最成熟、应用最广泛的一种PSF回收利用方法。

熔融挤压成型回收法主要为对废旧PSF进行熔融造粒回收,或用溶剂溶解废旧PSF,再通过过滤、挤压并与溶剂分离回收聚苯乙烯树脂。如模压法再生聚苯乙烯泡沫塑料板材工艺,是将回收树脂粉碎为细小粒子,通入蒸汽预热,在一定温度和压力条件下二次压缩再生得到聚苯乙烯泡沫塑料板材,除表观密度略高于新板材外,其它各项性能均符合标准GB10801-89《隔热用聚苯乙烯泡沫塑料》的指标。由于PSF中填料、防老剂等添加物较多,直接熔融造粒会造成性能下降,限制了使用范围,而溶剂回收法可以得到较纯净的聚苯乙烯原料。溶剂回收法的关键在于找到一种高效无毒且廉价的良溶剂或减容剂[7],常用溶剂中二甲苯、氯苯、卤代烃等有一定毒性、产生二次污染,而酯类(如碳酸酯、乙酸丁酯和尼龙酸二甲酯)、植物油类(如桔油、柠檬精油、萜烃)的价格较贵。吉林大学高贵等利用废食用植物油甲酯化产物作为减容剂,以等体积0#柴油为沉淀剂,滤去聚苯乙烯沉淀后,滤液不分离处理直接用于制备生物复合柴油,这种以废治废、实现双重利用的做法值得借鉴。宋学君等采用固液萃取法对废弃聚苯乙烯泡沫塑料进行消泡、萃取,将有机添加剂(如发泡剂、增塑剂等)溶于萃取剂中除去,回收聚苯乙烯纯度达99%以上,如利用石油裂解副产物为溶剂回收废旧PSF,以废治污,石油裂解副产物为溶剂低毒高效、资源丰富、可循环使用。

废聚苯乙烯泡沫塑料直接粉碎后作为混凝土轻骨料使用,与水泥复

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合而成轻质混凝土材料或外墙保温板,具有吸音隔热作用。由于PSF与水泥相容性不好,分散性差,需要对PSF做表面改性处理增强相容性。ShinC等以废泡沫聚苯乙烯为原料通过静电纺丝技术制成500nm左右的亚微米聚苯乙烯纤维,以这种纤维制成的无纺布具有优异的过滤性能。

2.3裂解回收法

将废聚苯乙烯泡沫塑料在高温高压和催化剂催化条件下进行裂解,可回收苯乙烯单体及苯乙烯衍生物,裂解回收法的关键在于高效催化剂的研制和新技术开发,以提高产物回收率和选择性。

目前研究最多的聚苯乙烯裂解催化剂是固体酸、固体碱以及过渡金属氧化物,如二氧化硅、氧化铝、氯化锌等。其中固体碱类催化剂效果较优,能够同时提高裂解液的产率和苯乙烯单体选择性。热裂解法反应温度高,聚苯乙烯易于局部受热过度而结炭,导致苯乙烯单体回收率降低,超临界流体(如CO2、水等)降解技术具有优异的流动性、传热性和溶解性,能有效抑制反应过程中结炭现象,为废旧塑料回收利用开辟了新途径,有望成为今后的发展方向。如超临界水部分氧化法是应用超临界水的独特性质在缺氧环境中将聚合物部分氧化,在温度为382摄氏度、压力为24MPa时,降解产物中苯乙烯的含量随着加入氧气量增加,苯乙烯选择性通常超过90%,该方法在密闭的反应器中降解效率高,操作环境安全、清洁、无挥发性的降解产品逸出。利用超临界流体作为反应媒介回收聚苯乙烯,既节省资源,又保护环境,能在短时间内、高效率地分解废旧塑料,但这项技术尚处于探索阶段,还有大

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量的理论和实际问题亟待解决。

2.4溶剂法回收

溶剂回收法的关键在于找到一种高效无毒且廉价的良溶剂或减容剂,常用溶剂中二甲苯、氯苯、卤代烃等有一定毒性、产生二次污染,而酯类(如碳酸酯、乙酸丁酯和尼龙酸二甲酯)、植物油类(如桔油、柠檬精油、萜烃)的价格较贵。吉林大学高贵等利用废食用植物油甲酯化产物作为减容剂,以等体积0#柴油为沉淀剂,滤去聚苯乙烯沉淀后,滤液不分离处理直接用于制备生物复合柴油,这种以废治废、实现双重利用的做法值得借鉴。宋学君等采用固液萃取法对废弃聚苯乙烯泡沫塑料进行消泡、萃取,将有机添加剂(如发泡剂、增塑剂等)溶于萃取剂中除去,回收聚苯乙烯纯度达99%以上,如利用石油裂解副产物为溶剂回收废旧PSF,以废治污,石油裂解副产物为溶剂低毒高效、资源丰富、可循环使用。

3废旧聚苯乙烯泡沫塑料的应用

废旧聚苯乙烯泡沫塑料回收之后如何有效地利用才能有效使其得到经济效益最大化，而且对环境的危害降到一个较低的水平。下面介绍一下废旧聚苯乙烯泡沫塑料的一些应用。

3.1用废聚苯乙烯泡沫塑料制备涂料

涂料的制备均由基料添加颜料经搅拌研磨而成。基料为成膜物，聚苯乙烯泡沫由有机高分子组成，经溶剂溶解以后可以作为涂料的基料，其耐水性和绝缘性良好。但用PSF作基料制备的涂料附着力和

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