废旧塑料包装改性共混再生节能减碳新主张（上）

肖九梅

（湖北武汉化工材料公司）

废旧塑料包装改性共混再生节能减碳新主张（上）

肖九梅

（湖北武汉化工材料公司）

废旧包装再生塑料再生料改性技术的种类很多，常用的有共混改性、填充改性、增强改性、增韧改性、接枝改性、催化裂解和热裂解等方法。根据废旧塑料共混改性是大力发展的高新技术，研究了再生塑料共混改性的技术方法，介绍了废旧塑料物理改性利用的相容剂，同时指出了废旧塑料的共混增容改性回收再生利用技术研发。

废旧塑料包装 改性共混再生 回收利用

废旧包装再生塑料再生料改性技术的种类很多，常用的有共混改性、填充改性、增强改性、增韧改性、接枝改性、催化裂解和热裂解等方法。近些年，我国改性塑料行业取得了辉煌成就，实现了历史性跨越，但在某些方面与世界工业发达国家相比仍有较大差距。例如废旧包装再生塑料的共混改性技术水平相对较低，生产装备较为落后，改性助剂品种较少，型号单一，这些都制约改性塑料行业进一步快速发展。为此，我国改性塑料行业在“十二五”期间在发展填充、共混、增强改性再生塑料制品的基础上应着重大力发展高新改性技术。

1.废旧塑料共混改性是大力发展的高新技术

塑料有良好的加工性能，易成型，如：吹、挤、压、易切削、易焊接。在生产生活中有许多塑料都能造粒，如废旧食品袋、凉鞋、电线、线板、农用膜、管、桶、盆、打包带以及各种废旧塑料制品都能再次成型加工，生产成塑料原料，再经特殊工艺及配方，用于制造机器零部件。可用来制水管、农机具、包装袋、水泥袋。可代替部分木制品。也可用来制造各种塑料袋、桶、盆、玩具等塑料制品、生活用具。目前“以塑代钢”的趋势在很多行业都显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代塑料制品的材料几乎是不可能的。

当下商品的增多也带来了包装废弃物的增多，在这些包装废弃物中，塑料材料占居首位。只有将这些塑料包装的废弃物回收处理或再生利用，才能解决这些废弃物给周围环境带污染的问题。随着经济的发展，包装也越来越受到人们的重视，现在产品的包装已成为商品不可缺少的一部分。塑料有良好的物理、化学性能，具有较好的力学性能、可随意造型、良好的印刷性等优点，成为包装商品的首选。目前，全球每年的塑料产量超过1亿吨，包装占到了整个市场的30%以上。塑料包装之所以发展迅速，关键是它在材料的性能价格比上超过了现今的所有材料。但商品使用后，包装即被废弃，从其回收处理的角度来说，这种材料不易回收利用，且不易分解，大量的废弃塑料会造成社会环境的严重污染，也会由此引发众多严重的社会问题。塑料包装废弃物已占到废弃塑料中的85%以上，因此，回收处理与再生利用技术也越来越受到社会的关注。

长期以来，人们在开发利用回收废旧塑科这座金矿，仅是简单地进行粉碎、清洗、造粒，得到的再生料品质较差，大大降底了它的回收利用价值和经济效益。这主要缺乏先进的塑料改性理论指导。在现代社会中，管道输送是保障社会正常生产、生活，促进经济繁荣的基础设施之一。由于塑料管道比传统管材如铸铁管、钢管、水泥管，在应用上有着更大的优势，因而在我国得到高速度的发展，据不完全统计，2010年全国塑料管道产量超过800万吨，2011年我国塑料管道产量已经超过了1000万吨，连续几年的增速均在20%以上，随着塑料埋地管材的推广应用，以大口径双壁波纹管、缠绕管成为大口径塑料埋地管材排水系统的主流。生产大口径双壁波纹管、缠绕管的原材料主要是高密度聚乙烯。

现在，随着世界范围内石油价格的爆炸性上涨，作为裂解石油合成高分子材料的塑料的价格也水涨船高，达到前所未有的高度。为了降低成本提高竞争力，许多塑料制品中都添加了回收塑料。但普通回收塑料的性能是比不上同材质的新料的性能。在提倡环保，走循环经济道路的节约型社会的今天，怎样通过塑料改性，使得废旧塑料回收料改性后，各方面性能指标接近或达到新料的水平，从而在保证质量的前提下降低成本，是摆在人们面前的重大课题。要使回收料恢复如同新料一样使用，还需解决如下难点：回收料的各种物理机械性能如拉伸强度、抗冲强度等普遍下降；回收料经多次加热，造成塑料中部分高分子材料降解、老化，熔体流动速率上升，尽管大部分塑料中都含有抗老化剂；每一批回收料的色泽和表面光泽度不尽相同，老化降解程度不一样，表面清洁干净程度不一样。即外观和内在质量每一批都不一样；改性高密度聚乙烯回收料的改性后价格必须低于同类新料价格，才会有商业价值。针对上述难题，我国有些厂家釆用多元复合共混改性理论技术，反复试制，克服各种难点生产出用于制造HDPE大口径双壁波纹管、缠绕管的改性回收高密度聚乙烯专用料。

塑料共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其它树脂，从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。塑料共混改性是一种与添加改性并驾齐驱的常用塑料改性方法。它与塑料添加改性的区别在于添加改性为在树脂中混入小分子物质，而塑料共混改性为在树脂中混入高分子物质。由于共混改性的复合体系中都为高分子物质，因而其相容性好于添加体系，且改性同时，对原有树脂的其它性能影响比较小。塑料的共混物也称为聚合物合金，是—种开发新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品种实现高性能化、精细化的主要途径。

塑料改性技术通常是在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的提高塑料的性能。通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点，使塑料制品高性能化和低成本化。废旧塑料通过改性可以获得具有独特功能，如耐老化、阻燃、抗静电、导电、抗菌、超韧、高强等一系列新型塑料制品；保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本。我国塑料制品总成本中，原材料的费用占总成本的70%以上。因此，尽可能降低原材料费用，将会使总成本显著下降。提高产品技术含量，是增加产品附加值的最适宜途径。例如刚性粒子增韧技术为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途径，具有极为重要的应用价值。调整塑料行业产品结构，增加企业经济效益。在目前社会主义市场经济蓬勃发展的形势下，增强产品的市场竞争力，扩大产品市场覆盖率尤为重要。这就需要产品质量可靠、功能新特、价格低廉，为争创名牌创造有利条件。

2.再生塑料共混改性的技术方法

共混改性技术主要是将例如聚丙烯PP废旧塑料与其他塑料和物质共混，以提高废旧聚丙烯塑料的力学性能。回收的废旧塑料进行共混改性，可充分利用各种塑料的性能进行互补，减少分拣工序，共混改性基本上是机械共混，投资少、见效快，比较适合我国回收废旧塑料再生利用的国情。在再生塑料共混改性过程中，相容性对共混物的性能影响最大，如果两种高聚物完全相容，则制得的共混物不会获得特殊的性能，如果两种高聚物相容性很差，则共混物产生宏观的相分离，因此会形成分层或剥离现象，降低了材料的强度和使用性能。若两种高聚物部分相容，则形成微观或亚微观的相分离结构，在两相界面之间存在相互作用，形成过渡层，这时所获得的共混物往往会表现出独特的性能。由此可见，在制备共混物时，形成微观或亚微观相分离是一个关键问题。研制专用高分子相容剂在共混过程中不发生化学反应，只依靠自身对两种共混聚合物的亲和力和粘结力，使原来相容性差的两种聚合物相容，形成具有良好界面作用的聚合物共混物。几种常见聚丙烯再生料共混改性技术的方法如下。

回收的聚丙烯PP虽然比回收聚乙烯PE有较高的力学强度和模量，但是像新PP树脂一样，回收PP的耐冲击性能尤其是耐应力开裂性能差，且低温性能差。这些性能特征是由PP聚集态结构和大分子链构造决定的，因此可用聚乙烯进行改性。回收PE（LDPE、HDPE）与回收PP共混时，如果PP回收料比较多，可以直接制备合金。如在附中掺入10%～25%质量分数的HDPE，其改性后的共混物在－20℃时落球冲击强度比PP提高8倍以上，而且加工流动性增加，可适用于大型容器的注射成型。从结构上来说，PE的加入破坏了PP的结晶，如大球晶碎化，同时也降低了PP的结晶度。若在体系中再加入FPDM（质量分数约5%），可提高PP与PE的相容性，强度得到提高。加入少量EPR橡胶也可提高材料的冲击性能。

对含有聚氯乙烯PVC的PP再生料，可加入一些CPE相容剂，以提高共混物的性能。回收PP可用来改善PVC制品的成型流动性。若PVC：PP：EPDM：CPE（质量比）为100：10：20：20，可使合金的冲击强度达到最大值。对于PE、PP、PVC三元共混物来说，除了加入相容剂CPE、EPR外，还可利用反应挤出技术制备合金。如用马来酸酐或马来酸酯进行接枝反应来增容。在此方法中塑化、接枝反应、共混同时在螺杆挤出机中完成，要求挤出机的螺杆长径比在40左右，中间有排气和加料口，挤出机可以是单螺杆挤出机也可以是双螺杆挤出机。此类共混物和木粉混合后同样可制作塑木制品，加入的相容剂可参考有关内容。

聚丙烯和尼龙共混可以提高耐热性、耐磨性和着色性，可使用少量的马来酸酐（MAH）作为反应性增容剂，增加两者的相容性，获得理想的共混物。此外，用丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物与废聚丙烯塑料共混，可以提高废聚丙烯塑料的韧性和强度。用乙烯－丙烯酸酣共聚物对聚丙烯材料进行改性，可以提高其产品的极性或亲水性，有利于涂料在其表面的粘附。

对回收热塑性废旧制品再生料的改性，一般为单纯的物理改性与单纯的化学改性。前者是通过机械混炼设备在塑料的软化点以上的温度下实施熔融混合，以制备多组分多相态的共混物合金及复合材料，后者则通过大分子的化学反应或共聚反应实施改性。改性的目的是改善再生料的性能并扩大其应用范围。塑料改性的另一个方法，即原位反应挤出工艺的改性与成型，是同时实现化学改性和物理改性。它突破了过去的化学改性、物理改性和成型加工之间的界限或不连续化，大幅度地缩短了塑料材料制备和制品生产的周期，也有效地改善了再生塑料的综合力学性能。这一改性方法是在特制螺杆挤出机中边实施组分共混边进行接枝化学改性，且进一步连续就地进行改性共聚物的再混合，它体现了两种改性方向的同时性和就地性。可以直接得到改性粒料，也可以直接通过成型辅机或模具成型，又体现了改性与成型的连续化。原位反应挤出的改性及成型工艺的具体操作办法：用一种长径改性及成型（或造粒）。原位反应挤出设备除大的长径比外，在机身适当位置还有几个加料口和减压口。选取马来酸酐或其酯化物作为接枝反应的中介单体较好，因它不能产生单体的均聚，使相对接枝率升高，还可以引入酯基。原位反应挤出工艺所进行的塑料改性及其加工成型的主要优点是：多相材料的内在相容性提高，促进了材料热力学稳定性及力学性能的稳定性；实现了共混、改性、成型连续化，显著提高了生产效率；使通用大品种塑料改性成工程塑料或结构材料；生产场地面积小，污染少，节能，自动化程度高。该改性工艺特别适合双组分或多组分高聚物间的增容共混，即组分间有极性和非极性的聚合体间的共混。另外，产生接枝反应的引发剂常用过氧化物，原位反应挤出工艺对回收废旧塑料同样适用。

各类材料的配方体系根据汽车零件的使用要求，对各类材料的配方组成，包括基体树脂、增韧剂、填充剂、增强剂、抗老化剂等组分进行筛选及试验。基体树脂：对小本体PP、均聚PP、共聚PP等基体树脂从力学均衡性、加工流动性能等方面考虑进行筛选及试验。

对SBS、EPDM、POE等增韧材料进行筛选及试验，填充粒子的粒径、表面处理剂对共混物的性能至关重要，应采用合适细度与处理方法的填充剂。采用无碱、无捻长玻璃纤维或短切玻璃纤维，根据不同材料的老化源及实际使用要求，选择相应的抗老化剂，对纳米滑石粉、纳米CaCo3和纳米蒙托土进行筛选。通过对上述各组分的筛选，同时根据各材料的使用要求，对各组分之间配比协调，确定各类材料的配方。

（未完待续：见本刊2014年第6期）

W aste p lastic packaging modified blend new renewable energy saving carbon reduction

xiao Jiumei
（Wuhan Chemical Materials Company）

waste packaging，many different kinds of recycled plastics reworked materialmodification，the commonly used with blending modification，filling modification，modification，tougheningmodification，graftmodification method，thermal cracking and catalytic cracking.According to thewaste plastic blendingmodification is to vigorously develop high and new technology，studied the recycled plastic blendingmodification technique，this paper introduces the waste plastic physicalmodification of compatilizer，at the same time points out thewaste plastic blendingmodification for recycling utilization technology research and development capacity.

recycling waste plastic packaging blendingmodification regeneration