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摘要
本文簡單介紹了廢舊塑料的回收，全部為回收HDPE的大囗徑埋地管材改性專用料及增剛增韌母料的研制和生產(chǎn)。有關(guān)技術(shù)水準(zhǔn)達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平，希望能為相關(guān)企業(yè)和專業(yè)人士提供一些參考。
筒述
1、回收塑料的來源
大量使用塑料制品已成為現(xiàn)代文明社會(huì)人們?nèi)粘９ぷ魃钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。我們每天在生產(chǎn)大量新的塑料產(chǎn)品的同時(shí)，大量廢舊塑料也在人們工作生活中不斷產(chǎn)生。目前，我國廢棄塑料主要為塑料薄膜、塑料絲及編織品、泡沫塑料、塑料包裝箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和農(nóng)用地膜等。
據(jù)了解，2010年國內(nèi)廢舊塑料的回收超過1000萬噸，2014年我國國內(nèi)塑料制品產(chǎn)量為7387.78萬噸，國內(nèi)使用量為6785.37萬噸，國內(nèi)塑料回收量為2000萬噸左右。
據(jù)環(huán)球網(wǎng)消息，目前全球各地對廢舊塑料的回收率極低，70億噸廢舊塑料中回收僅占一成，大約每秒鐘有3400個(gè)塑料瓶被丟棄，每年塑料廢棄量大概在2.6-3億噸，其中每年有800萬噸流入海洋。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅 2015年，全球生產(chǎn)的塑料制品就超過 3億噸，2016年全球使用的塑料量達(dá)到5億噸，預(yù)計(jì)全球塑料消耗量將以每年8%的速度增長，2030年塑料的年消耗量將達(dá)到7億多噸。這么多的塑料一旦廢棄，它的存放、運(yùn)輸、加工、應(yīng)用及后處理若不得當(dāng)，勢必會(huì)破壞環(huán)境，危害人們的健康。同時(shí)，它作為一種再生資源，也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。
2、回收廢舊塑料的意義
對回收再生資源加以利用，這是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然選擇，其戰(zhàn)略目標(biāo)是建立環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)和資源節(jié)約型社會(huì)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)從概念的提出、理論的建立到實(shí)踐的發(fā)展，都是在探索人與環(huán)境、資源的可持續(xù)發(fā)展之路，也就是要建立起一種環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的經(jīng)濟(jì)和倡導(dǎo)一個(gè)環(huán)境友好、資源節(jié)約的社會(huì);并且，將這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貫徹到現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節(jié)。
塑料回收利用是國家解決資源短缺的一個(gè)重大戰(zhàn)略問題。我國石油資源消費(fèi)缺口很大，塑料原料大量依賴進(jìn)口的狀況沒有得到根本性改變，回收再生塑料便成為解決原料緊缺的捷徑之一，而且來源廣泛、成本低廉。目前，在每年回收利用國內(nèi)再生塑料600萬噸基礎(chǔ)上，我國通過進(jìn)口消化廢塑料約500萬噸，成為全球廢塑料進(jìn)口量最大的國家。
塑料回收再生利用不僅有利于地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長，特別是為解決農(nóng)村富余勞動(dòng)力提供了重要途徑，為城鄉(xiāng)居民增加收入和就業(yè)提供比較理想的渠道，而且為國家實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用、環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)，成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展不可忽視的環(huán)保產(chǎn)業(yè)之一。
經(jīng)過近幾年的迅猛發(fā)展，塑料回收再生行業(yè)一些表觀特征發(fā)生了變化：回收再生塑料在原料市場地位和作用日益凸顯，市場競爭優(yōu)勢明顯。原料價(jià)格持續(xù)保持高位，是回收再生料行業(yè)強(qiáng)勁發(fā)展的動(dòng)力所在。例如，我國每年新增的各種廢舊塑料在300萬噸以上，如將其回收再利用，就可創(chuàng)利潤15億元以上。
3、廢舊塑料回收技術(shù)的最新成果簡介
廢棄塑料的回收再生包括三個(gè)步驟：收集、分離、再生利用。其中對廢棄塑料的有效分離是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量再生利用的關(guān)鍵。目前對廢棄塑料進(jìn)行簡單的回收處理已得到了廣泛應(yīng)用：如工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料母料的研制
1、簡述
埋地聚乙烯中空纏繞結(jié)構(gòu)壁排水管及埋地聚乙烯雙壁波紋排水管俗稱為大口徑埋地管，已于2004年被中華人民共和國建設(shè)部確定為科技成果推廣項(xiàng)目，全面代替鑄鐵管及水泥管。水泥管及鑄鐵管分別是塑料管30-40倍重，抗壓力也大大低于塑料管，在經(jīng)濟(jì)上及質(zhì)量安全使用年限等方面均大大遜色于低壓聚乙烯污水管，所以鑄鐵管及水泥管已被定為限制與停止生產(chǎn)產(chǎn)品。
低壓聚乙烯埋地管材已被確定為比較好的大口徑排污管產(chǎn)品。該產(chǎn)品在近幾年呈幾何倍數(shù)的增長，一個(gè)重要原因是政策和國情造成的。我國自改革開放以來，3000多個(gè)縣級市和開發(fā)區(qū)蓬勃發(fā)展，但排污系統(tǒng)欠帳太多，大多數(shù)開發(fā)區(qū)和新建市區(qū)以一米以下直徑的水泥管作為排污主管道，有的在社區(qū)仍以化糞池作為排污手段，在降雨量大的時(shí)候城市低洼處被淹，工廠停工，造成極大損失。許多省市將排污作為市政考核指標(biāo)以促進(jìn)完善排污系統(tǒng)，但該項(xiàng)工程耗資較大，市財(cái)政無力鋪設(shè)排污工程，所以現(xiàn)在許多城市仍不能達(dá)標(biāo)。中央為改變上述狀況，經(jīng)多年試點(diǎn)以后由國家發(fā)改委下文，各省市可通過民營企業(yè)和集資渠道上排污工程，排污費(fèi)由自來水費(fèi)中扣除，排污工程15年后返還給市政府。這樣排污工程變成只賺不賠的雙贏的項(xiàng)目，投資者蜂擁而至。而市政府不花一分錢既可解決排污問題，還可由排污工程帶來就業(yè)和投標(biāo)管理的好處，因此市政府十分積極，估計(jì)在三年內(nèi)大口徑埋地管的需求量要超過120萬噸，成為塑料產(chǎn)品中僅次于LDPE薄膜、PVC管的大宗產(chǎn)品之一。
綜上所述，由于塑料管道比傳統(tǒng)管材如鑄鐵管、鋼管、水泥管有更大的優(yōu)勢，隨著塑料埋地管材的推廣應(yīng)用，以HDPE大口徑雙壁波紋管為代表的大口徑塑料埋地管材成為排水系統(tǒng)的主流。
然而在推廣應(yīng)用HDPE大口徑雙壁波紋管的過程中，出現(xiàn)了隨著直徑的增大，塑料管材的環(huán)剛度達(dá)不到S2級的難題。管材環(huán)剛度的定義公式如下：
式中 SR為環(huán)剛度，MPa ;E為管材料的彈性模量，MPa;I為單位長度管壁的慣性矩，m3，對于實(shí)壁管，I=e3/12;Dm管平均直徑，m。
由上公式可見，環(huán)剛度在管徑增大時(shí)，以管徑三次方倒數(shù)急劇減小。要增大環(huán)剛度達(dá)到S2級，可以通過改進(jìn)管材外形，提高慣性矩I;或者提高材料的彈性模量E，加以解決。
2、開發(fā)和研制
HDPE大口徑埋地管材的原料是HDPE塑料。使用時(shí)原則上不添加再生料及填料，這是因?yàn)閲a(chǎn)的回收再生料大部分加有填料，同時(shí)再生料來源不統(tǒng)一，熔融指數(shù)從0.1-20都有，工藝上無法適應(yīng)，添加后質(zhì)量出現(xiàn)問題使用時(shí)會(huì)造成大面積地表塌陷，危害極大。
如何改性回收再生料，才能使其應(yīng)用在大口徑埋地管材上?我們根據(jù)現(xiàn)有的條件，研制與生產(chǎn)了既提高彈性模量、降低成本，又使其它性能基本不變或有所提高的大口徑埋地管材用增剛、增強(qiáng)母料，可以應(yīng)用在全部由回收料生產(chǎn)的大口徑埋地管材中，取得令人滿意的效果。
工藝路線采用現(xiàn)有的雙螺桿擠出機(jī)造粒法優(yōu)點(diǎn)是加工方便、生產(chǎn)效果好、管理容易、無三廢產(chǎn)生。
在塑料多元復(fù)合共混改性理論指導(dǎo)下，我們對母料的各部分組成，精心配置和篩選。
無機(jī)粉體的選擇：添加在塑料中的無機(jī)粉體必須可以提高環(huán)剛度，同時(shí)又能降低成本。經(jīng)過試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用碳酸鈣提高環(huán)剛度效果不顯著，最后我們選定了一種既能提高環(huán)剛度又可降低成本的無機(jī)粉體。
載體的選擇：載體必須與管材樹脂有很好的相容性、成型加工性、化學(xué)穩(wěn)定性和分散性，以及較高的承載能力，以最大限度承載無機(jī)粉體和各種助劑，保證母料本身外觀光潔、內(nèi)在質(zhì)量均勻。最后我們選定了多元復(fù)合載體，以10﹪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)承載了90﹪的無機(jī)粉體和加工助劑。
加工助劑的選擇：添加各種加工助劑的目的是綜合平衡母料的各種性能，每種加工助劑的添加量在母料中有一定范圍，主要是添加了母料后管材的某項(xiàng)性能優(yōu)秀，其余各項(xiàng)性能保持不變，以及保證正常生產(chǎn)。主要加工助劑有：復(fù)合偶聯(lián)劑、分散劑、內(nèi)外潤滑劑、增強(qiáng)劑、相容劑等。
效果：我們在浙江省杭州聯(lián)通管材廠支持下，在全部為回收HDPE塑料中添加我們生產(chǎn)的無機(jī)粉體型增剛增韌母料，獲得成功。同時(shí)也用四川某廠、江蘇某廠生產(chǎn)的晶須硅型增剛增韌母料，按同樣比例添加在同樣的HDPE回收料中作對比試驗(yàn)，結(jié)果表明在性能上不相上下，但顯然性價(jià)比好多了。這是一個(gè)突破，因?yàn)槠胀o機(jī)粉體的增剛增韌效果與晶須硅的增剛增韌效果不在一個(gè)數(shù)量級上。
3、討論
由主要性能表可見，大口徑埋地管材用增剛增強(qiáng)母料添加在全部為HDPE回料中生產(chǎn)的管材環(huán)剛度可以達(dá)到S2級;
當(dāng)采用薄壁模具時(shí)，其實(shí)測技術(shù)性能指標(biāo)基本和添加晶須硅母料的性能不相上下;這是一個(gè)突破;
實(shí)際生產(chǎn)操作簡便，原有生產(chǎn)工藝條件無須改變;
生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)成本下降;
在性能相同條件下和同樣添加比條件下，其管道米重接近或低于添加晶須硅母料的管道米重的試驗(yàn)，現(xiàn)正在進(jìn)行中。
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