毕业论文——聚氯乙烯的回收
6页1、聚氯乙烯的回收摘要:已用聚氯乙烯的回收利用需要对聚氯乙烯废品的性能进行详细的分析。在重加工之前对废品特别是对其热力学稳定性和分子量进行分析是非常有用的。在不改变其机械性能的基础上可以通过添加10重量的填料比如石粉可增加聚氯乙烯废料的热稳定性。聚氯乙烯化学回收的概念和方法在2002年Elsevier Science Ltd中已经被一篇文献提出。关键字:聚氯乙烯(聚氯乙烯) 降解 热稳定性 直接回收和化学回收1绪论 全球范围内聚氯乙烯的年产量接近3000万吨,在热塑性塑料产品中仅次于PE。它能和很多的制品共混赋予了聚氯乙烯多种多样的应用1。聚氯乙烯成本低,易加工,可采用多种工艺,比如砑光机挤出、注射模塑法 塑料分散体方法,再加上其优越的物理 化学性能和耐候性,使得聚氯乙烯在很多领域内的得到应用,比如管材轮廓、地毯、电缆绝缘、屋顶薄钢板、包装箔、瓶子 药品生产等2。在这一世纪末,有许多问题出现。去年,塑料废品快速增长,造成了很大的环境问题,因此对已用聚氯乙烯的处理引起了公众的日益注意。在美国大约80的废品被当作垃圾被掩埋掉,城市固体废弃物的垃圾掩埋成为了一个主要的方法。如果照此下去,在不远的
2、将来垃圾掩埋将没有地方进行下去3。欧洲国家同样也面对着类似窘难的境地,因为可以利用的适宜地点是非常有限的4。因此垃圾掩埋越来被认为是最坏的处理垃圾废品的方法。 通过焚化进行能量回收是另一种处理城市固体废物的方法。但是由于不合适的设备和不相称的焚化条件,也会造成一些环境争议,这样也就增加了这些技术使用的公众阻力。另外聚氯乙烯聚合物在热分解时回释放出大量HCl气体,还能形成有毒的二恶英和呋喃。因此试图加大这种设备的使用能力会遇到越来越大的阻力。回收利用可明显的分为化学回收和材料回收。化学回收就是把聚合物转变为短链化合物,以便在以后的聚合和其他的化学反应中重新利用。化学回收又分为四个不同的工艺过程,裂缝、气化、氢化和高温分解。通过一些大规模的工厂的运作和有意义的调查,表明这种方法是非常有效的。最后经济效益将决定未来每个回收工艺的应用。在很多年前塑料工业已经对生产后变成废品的材料进行循环利用了。这些经验也可以应用的处理经过生活消费后的废品。在重新回收塑料中最大的问题是废品中存在着许多不同种类的聚合物。西欧的一个信息系统在塑料回收杂志上发表了一个统计分析,上面说900万吨的市政固体中有7.4是塑
3、料材料。图一表明了在所有的塑料垃圾中不同聚合物类型所占的比例。图1这些化合物的不相容性是加工困难和有这些不同聚合物生产出的产品机械性能低劣的最主要原因。因此很有必要把这些不同的聚合物分开以提高他们的价值。尽管其中有很多实际问题,但是塑料废品的分离还是取得了一些很有意义的进展。由于不同聚合物密度不同,因此可以在一个旋液分离器中给它们离心力,这是分离这种聚合物可行的方法5。当然通过不间断的红外分析也可以分离出常见的塑料制品,有时在分离以前,需要把聚合物中的杂质比如沙子食物纸屑等去除掉。可以想象的是在将来,一条聚氯乙烯由建筑地到城市固体废弃物的回收线在运转。在一些国家通过政府制定新的规则可以加速这一天的到来。在德国避免包装浪费法就是第一部这样的立法,它的主要目的是通过材料的重复利用来减少大量的包装材料的浪费,另外使这些厂家和商人称道旧包装材料的责任,这样减轻了地方当局的担子,这样材料回收是减少城市固体废弃物的有效方法。2聚氯乙烯废品的性能 许多不同的等级和类别的聚氯乙烯可以用来生产板材承压管透明瓶子药品。因此根据不同的用途,需要添加不同的添加剂和稳定剂体系。另外在整个高温加工过程和产品使用期
4、内,聚合物要经受住热降解。因此需要对聚氯乙烯废品的性能比如残余稳定性分子量添加剂含量进行有效的分析。 2.1.热稳定性聚氯乙烯最大的缺点是有限的热稳定性,需要添加合适的热稳定剂,防止在加工和使用过程中脱去氯化氢和褪色。由于聚氯乙烯的热降解和光化降解如此重要,这方面的研究很早就开始了,我们可以查到许多关于这方面的文献和调查。聚氯乙烯聚合物在较低的温度(大约100C)和光的影响下释放氯化氢是其分解的最基本的性质。首先这个反应生成双键,其后一个所谓的急流拉链状延伸到更远的HCl上,并且形成多烯序列。这些序列由共轭双键组成,键的平均长度为6到14nm,聚合物的颜色也变成黄色褐色,并且最后黑色。聚氯乙烯的热稳定性比它低分子量模型模拟系统低的多,因此链端比如连着烯丙基的氯,支链的三氯,头头键接结构,含氧键都被认为是不稳定的原因。发生在热分解过程中的机制还没有完全揭示出来。不过有一些理论不如自由基和离子机制理论被提出,还有在分解过程中在温度或者氧存在的情况下的反应机理等等。 图2热稳定剂的主要作用是阻止加工期间的退化。当它们在聚合体中是它们和HCl反应,另外它们替换一些不稳定的氯原子,而这些氯原子更
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