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摘要
本文簡(jiǎn)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(zhuān)用料及增剛增韌母料的研制和生產(chǎn)。有關(guān)技術(shù)水準達到國內外先進(jìn)水平，希望能為相關(guān)企業(yè)和專(zhuān)業(yè)人士提供一些參考。
筒述
1、回收塑料的來(lái)源
大量使用塑料制品已成為現代文明社會(huì )人們日常工作生活中不可缺少的一部份。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、塑料袋和農用地膜等。
據了解，2010年國內廢舊塑料的回收超過(guò)1000萬(wàn)噸，2014年我國國內塑料制品產(chǎn)量為7387.78萬(wàn)噸，國內使用量為6785.37萬(wàn)噸，國內塑料回收量為2000萬(wàn)噸左右。
據環(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(wàn)噸流入海洋。據數據統計，僅 2015年，全球生產(chǎn)的塑料制品就超過(guò) 3億噸，2016年全球使用的塑料量達到5億噸，預計全球塑料消耗量將以每年8%的速度增長(cháng)，2030年塑料的年消耗量將達到7億多噸。這么多的塑料一旦廢棄，它的存放、運輸、加工、應用及后處理若不得當，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)濟的必然選擇，其戰略目標是建立環(huán)境友好型經(jīng)濟和資源節約型社會(huì )。循環(huán)經(jīng)濟從概念的提出、理論的建立到實(shí)踐的發(fā)展，都是在探索人與環(huán)境、資源的可持續發(fā)展之路，也就是要建立起一種環(huán)境友好型、資源節約型的經(jīng)濟和倡導一個(gè)環(huán)境友好、資源節約的社會(huì );并且，將這一目標的實(shí)現貫徹到現代社會(huì )生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節。
塑料回收利用是國家解決資源短缺的一個(gè)重大戰略問(wèn)題。我國石油資源消費缺口很大，塑料原料大量依賴(lài)進(jìn)口的狀況沒(méi)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(lái)源廣泛、成本低廉。目前，在每年回收利用國內再生塑料600萬(wàn)噸基礎上，我國通過(guò)進(jìn)口消化廢塑料約500萬(wàn)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經(jīng)濟增長(cháng)，特別是為解決農村富余勞動(dòng)力提供了重要途徑，為城鄉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)現資源循環(huán)利用、環(huán)境保護事業(yè)做出了巨大貢獻，成為國民經(jīng)濟可持續發(fā)展不可忽視的環(huán)保產(chǎn)業(yè)之一。
經(jīng)過(guò)近幾年的迅猛發(fā)展，塑料回收再生行業(yè)一些表觀(guān)特征發(fā)生了變化：回收再生塑料在原料市場(chǎng)地位和作用日益凸顯，市場(chǎng)競爭優(yōu)勢明顯。原料價(jià)格持續保持高位，是回收再生料行業(yè)強勁發(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(wàn)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(jiǎn)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)現高質(zhì)量再生利用的關(guān)鍵。目前對廢棄塑料進(jìn)行簡(jiǎn)單的回收處理已得到了廣泛應用：如工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料母料的研制
1、簡(jiǎn)述
埋地聚乙烯中空纏繞結構壁排水管及埋地聚乙烯雙壁波紋排水管俗稱(chēng)為大口徑埋地管，已于2004年被中華人民共和國建設部確定為科技成果推廣項目，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的增長(cháng)，一個(gè)重要原因是政策和國情造成的。我國自改革開(kāi)放以來(lái)，3000多個(gè)縣級市和開(kāi)發(fā)區蓬勃發(fā)展，但排污系統欠帳太多，大多數開(kāi)發(fā)區和新建市區以一米以下直徑的水泥管作為排污主管道，有的在社區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(chǎng)停工，造成極大損失。許多省市將排污作為市政考核指標以促進(jìn)完善排污系統，但該項工程耗資較大，市財政無(wú)力鋪設排污工程，所以現在許多城市仍不能達標。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(guò)民營(yíng)企業(yè)和集資渠道上排污工程，排污費由自來(lái)水費中扣除，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(yíng)的項目，投資者蜂擁而至。而市政府不花一分錢(qián)既可解決排污問(wèn)題，還可由排污工程帶來(lái)就業(yè)和投標管理的好處，因此市政府十分積極，估計在三年內大口徑埋地管的需求量要超過(guò)120萬(wàn)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管材如鑄鐵管、鋼管、水泥管有更大的優(yōu)勢，隨著(zhù)塑料埋地管材的推廣應用，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的主流。
然而在推廣應用HDPE大口徑雙壁波紋管的過(guò)程中，出現了隨著(zhù)直徑的增大，塑料管材的環(huán)剛度達不到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(cháng)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(jiàn)，環(huán)剛度在管徑增大時(shí)，以管徑三次方倒數急劇減小。要增大環(huán)剛度達到S2級，可以通過(guò)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(kāi)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，這是因為國產(chǎn)的回收再生料大部分加有填料，同時(shí)再生料來(lái)源不統一，熔融指數從0.1-20都有，工藝上無(wú)法適應，添加后質(zhì)量出現問(wèn)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，才能使其應用在大口徑埋地管材上?我們根據現有的條件，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、增強母料，可以應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(mǎn)意的效果。
工藝路線(xiàn)采用現有的雙螺桿擠出機造粒法優(yōu)點(diǎn)是加工方便、生產(chǎn)效果好、管理容易、無(wú)三廢產(chǎn)生。
在塑料多元復合共混改性理論指導下，我們對母料的各部分組成，精心配置和篩選。
無(wú)機粉體的選擇：添加在塑料中的無(wú)機粉體必須可以提高環(huán)剛度，同時(shí)又能降低成本。經(jīng)過(guò)試驗對比發(fā)現，應用碳酸鈣提高環(huán)剛度效果不顯著(zhù)，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(wú)機粉體。
載體的選擇：載體必須與管材樹(shù)脂有很好的相容性、成型加工性、化學(xué)穩定性和分散性，以及較高的承載能力，以最大限度承載無(wú)機粉體和各種助劑，保證母料本身外觀(guān)光潔、內在質(zhì)量均勻。最后我們選定了多元復合載體，以10﹪的質(zhì)量分數承載了90﹪的無(wú)機粉體和加工助劑。
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性能優(yōu)秀，其余各項性能保持不變，以及保證正常生產(chǎn)。主要加工助劑有：復合偶聯(lián)劑、分散劑、內外潤滑劑、增強劑、相容劑等。
效果：我們在浙江省杭州聯(lián)通管材廠(chǎng)支持下，在全部為回收HDPE塑料中添加我們生產(chǎn)的無(wú)機粉體型增剛增韌母料，獲得成功。同時(shí)也用四川某廠(chǎng)、江蘇某廠(chǎng)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，結果表明在性能上不相上下，但顯然性?xún)r(jià)比好多了。這是一個(gè)突破，因為普通無(wú)機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)數量級上。
3、討論
由主要性能表可見(jiàn)，大口徑埋地管材用增剛增強母料添加在全部為HDPE回料中生產(chǎn)的管材環(huán)剛度可以達到S2級;
當采用薄壁模具時(shí)，其實(shí)測技術(shù)性能指標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(jiǎn)便，原有生產(chǎn)工藝條件無(wú)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，現正在進(jìn)行中。
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