废旧环氧树脂资源化利用技术的思考

蒋翔宇 江苏省扬中市环境监测站

废旧环氧树脂资源化利用技术的思考

蒋翔宇 江苏省扬中市环境监测站

本文在对常见的废旧环氧树脂资源化利用技术进行综合阐述的基础上，对几种废旧环氧树脂资源化利用技术的优缺点进行了对比，以期为相关人士提供借鉴和参考。

环氧树脂 资源化 回收再利用

1 废旧环氧树脂资源化可行性理论研究

应用在废旧环氧树脂资源化的方法主要是将废旧环氧树脂资源化共混或者利用聚氯乙烯制备复合材料。复合材料主要包括颗粒状分散相复合材料等，按照颗粒的大小可将颗粒状分散相材料分为弥散强化和颗粒增强两类，弥散强化的机理是利用材料内部位错运动，增强材料分子之间的结合力，具有较高的塑性、导电性等，并且弥散颗粒大多是碳化物，具有较好的高温性能，因此有利于复合材料在高温下保持稳定性。通过以上分析可以看出，复合材料内部具有较高的稳定性，有利于促进废旧环氧树脂通过组成复合材料的方式实现资源化。在对废旧环氧树脂结构的研究中可以发现，废旧环氧树脂资源化中主要含有环氧树脂和二氧化硅两种物质。将废旧环氧树脂共混的过程中，二氧化硅与处理设备和其他物质之间将发生接触，在双方互相摩擦的过程中，Si-O键将会在共混工程中吸收能量，造成键的断裂，而断裂后的氧原子将与反应环境中的氢离子互相结合，形成羟基，属于活性基团。另外，在废旧环氧树脂共混工程中还会出现其余活性基团，可有效提高废旧环氧树脂的重复利用率，实现废旧环氧树脂资源化的目标。

2 常见的废旧环氧树脂资源化利用技术

2.1 热解法

热解法是指基于无氧条件下，将有机物进行加热，使其达到一定温度，进而发生分解反应，对其反应物进行回收再利用的过程。热解技术具有污染排放量低和能源回收率高的特点，在社会的各个领域得到了广泛应用。对废旧环氧树脂进行热解处理，能够对废旧环氧树脂中的金属物质进行回收，同时也能将废旧环氧树脂中玻璃纤维进行回收再利用。热解技术得到了学术界的广泛关注，部分学者开始投身于对废旧环氧树脂进行热解处理的理论与实践。研究结果表明，利用热解方法对热固性废旧环氧树脂进行处理，能够实现化学键的断裂，将大分子分解成有机的小分子，并以气体和液体的形式将废旧环氧树脂资源化，分离出来的物质大多为玻璃纤维。同时，复合环氧树脂材料在氮气中进行分解，会得到由20%的液体、20%的气体和60%的固体组成的产物，其中，气体成分主要为氮气和二氧化碳，将液体进行分馏后可得到石脑油和沥青，固体物质多为无机化合物。将废旧环氧树脂进行热解处理得到的产物，可以直接当做燃料使用，也可以作为化工产品的原材料，能够有效节约能源资源[1]。

2.2 物理法

物理法主要是指将废旧环氧树脂粉碎成粒径为30目左右的粒子，再利用水或空气实现金属粒子与非金属粒子的分离，在此过程中，粒子的化学性质并未发生改变，只是物理形态发生了变化。经过物理作用后，得到的非金属粒子主要为玻璃纤维和环氧树脂，利用这些非金属粒子可以制作下水管道、建筑材料，同时还能够生产高附加值产品，是废旧环氧树脂资源化利用的典型。将废旧环氧树脂的非金属粉末与水泥和黄沙进行混合，能够形成地板等建筑材料，有效提升了建筑材料的强度和力学性能。同时，将废旧环氧树脂的非金属粉末作为生产复合板的原材料，能够有效降低复合板的生产成本，具有经济性的特点。此外，采用废旧环氧树脂的非金属粉末制作下水道篦子，能够提升篦子的机械强度和挠曲强度，同时，还具有价格实惠的特点,大大降低了下水道篦子的生产成本[2]。

2.3 超临界流体法

超临界流体法通过对超临界流体的性质进行充分利用，实现废旧环氧树脂的回收再利用。超临界流体存在于温度和压力的临界值之上，在此环境中的超临界流体，具有气体和液体的双重特点。一方面，超临界流体具有和液体相近的溶解度和密度，另一方面，由于气体的扩散系数接近，具有良好的流动性。超临界流体在合适的温度和压力条件下，能够对废旧环氧树脂材料产生溶解和萃取的作用，实现对废旧环氧树脂的分离。学术界采用超临界流体法研究了废旧环氧树脂的分离过程，并利用一氧化碳和氧化氢的混合流体对废旧环氧树脂进行资源化利用，使其发生分解反应，形成反应物。将废旧环氧树脂与超临界流体反应，分离出来的小分子可以直接作为燃料使用，同时可以将其作为化工的原材料，有效实现了废旧环氧树脂的回收再利用。

2.4 溶剂法

运用化学溶剂法实现对废旧环氧树脂的资源化利用，通过采用有机或者无机化学溶剂的方式，使热固性环氧树脂的分子链断裂，从而生成小分子的有机化合物。小分子的有机化合物可以作为生产环氧树脂的原材料，生成的残渣可以作为生产环氧树脂复合材料的原材料。学术界在对环氧树脂耐腐蚀性进行研究的过程中发现，双酚F型环氧树脂能够在硝酸溶剂中完全分解，并依据这一特点，利用硝酸将废旧环氧树脂进行分解，形成有机物，再利用乙酸乙酯作为萃取剂，实现对低分子有机物的萃取，最后运用固化剂，将环氧树脂进行固化，制成再生树脂。与原生环氧树脂进行比较发现，再生树脂的力学性能与原生环氧树脂相差不大。目前，采用化学溶剂法对环氧树脂的资源化利用尚处于初级发展阶段，研究所使用的废旧环氧树脂材料均通过实验室合成，在结构上存在一定限制，与现实的废旧环氧树脂材料还存在一定差别，但化学溶剂法为废旧环氧树脂的资源化利用提供了新的发展方向，具有十分重要的研究价值。

3 废旧环氧树脂资源化利用技术的思考

第一，采用物理法对废旧环氧树脂进行资源化利用的工艺较为简单，对废弃物的回收利用效率较高，能够有效克服废弃物焚烧处理的弊端，实现对生态环境的保护作用。但是由于废旧环氧树脂的成分较为复杂，将其作为再生环氧树脂的原材料，不利于提升再生产品的性能，降低了再生产品的档次，不利于提升企业的整体经济效益。第二，热解法通常被应用于对高分子有机物进行回收再利用的过程中，能够有效减少废弃物的排放量，但由于废旧环氧树脂经过热解作用产生的有机物多为玻璃纤维等无机物，因此，能够充当燃料的有机物并不多。此外，如果对热解的尾气不能科学处理，还会导致二次污染，不利于环境质量的提升。第三，超临界流体法能够充分利用流体的物理特性，实现环氧树脂的分离，并对分离出来的有机物进行回收利用，有效提升了资源的回收利用率，节约了能源资源。但超临界流体技术尚处于研究阶段，还不能被广泛应用于废旧环氧树脂的资源化利用领域。第四，采用溶剂法回收利用废旧环氧树脂，具有能源消耗少的特点，也不会造成二次污染。但化学溶剂法对废旧环氧树脂的溶解时间过长，因此需要添加一定的催化剂，加大了废旧环氧树脂的回收利用成本。同时，化学溶剂的使用量大，也导致化学溶剂法不能被广泛应用。最后，利用化学溶剂法对废旧环氧树脂进行溶解，产生的废液尚未形成科学的处理技术，加大了化学溶剂法的应用难度，因此，化学溶剂法仍存在于研究阶段。

4 结论

通过以上研究发现，在优化废旧环氧树脂资源化技术的过程中，运用物理法和热解法，能够有效提升废旧环氧树脂的回收利用效率。在此基础上，采用超临界流体法，有利于不同废旧环氧树脂材料的回收再利用。此外，采用化学溶剂法，也能够对废旧环氧树脂的资源化起到一定作用。因此，在优化废旧环氧树脂资源化技术的过程中，可以运用上述方法。

[1]王怀栋,张书豪,吴玉锋.废旧环氧树脂原材料的推断[J].应用化工,2017,4601:146-149.(2016-11-15)

[2]王嘉,宋晶晶,李曦.环氧树脂含量对废旧ABS塑料性能的影响[J].高分子材料科学与工程,2015,3104:133-136+141.(2015-04-22)