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PS泡沫塑料优质再生创新技术应用
水工业网2019-08-07 14:53:57 CPRJ 中国塑料橡胶
水工业网】

  聚苯乙烯(PS)泡沫塑料作为电子电器减震包装、食品保鲜包装的主要包装材料被大量使用,这些一次性包装材料造成严重的“白色污染”。

  传统的PS泡沫塑料回收再生主要是采取熔融挤出造粒的生产工艺,然而聚苯乙烯泡沫废塑料因自然老化和多次热加工的热力学历程,会发生不同程度的热降解,局部分子链发生断链,其性能较新料至少降低了30%,得不到很好利用,故改善提高聚苯乙烯废塑料力学性能的创新意义重大。

  上海英科实业有限公司成立于2002年,是一家专业聚苯乙烯泡沫塑料回收和再生应用的高科技企业,现达年回收废旧PS泡沫塑料5万多吨,年产120万箱仿木框线规模,相当于每年可避免200万颗树木被砍伐。

  创新思路

  目前,改善聚苯乙烯泡沫废塑料力学性能的方法主要是添加一种或几种改性助剂,添加的改性助剂主要有:

  1、橡胶类,该类弹性体可显著提高废塑料的韧性,但刚度、拉伸强度和加工性能又有不同程度的降低,且此类改性剂价格较高。

  2、纳米无机粒子,利用纳米材料自身独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应,可对废塑料内部的缺陷进行极好的修饰,从而大幅度提高了废塑料材料的强度、韧性等。上述两类助剂是通过物理共混改性,利用加入助剂自身的特点改善聚苯乙烯废塑料的性能。

  本文作者李志杰。

  本创新方案研发生产的聚苯乙烯废塑料改性剂为分子链调节剂,该分子链调节剂可以在螺杆中与聚苯乙烯废塑料发生化学反应,减少聚苯乙烯废塑料中的分子缺陷,可从分子链微观角度改善分子结构,提高聚苯乙烯废塑料的力学性能。

  从经济效益考虑,废旧塑料回收行业最大的优势在于成本低,在目前塑料原料价格基础上进行比较,用废塑料再加工制成的产品成本,仅为正品原料制成品的50%左右。

  创新过程

  本技术采用了具有特殊结构的环糊精为包覆剂,该包覆剂具有空腔结构,内腔具有疏水性,外表面具有亲水性,可与一些物质形成包合物。

  在超声波的作用下,引发剂可均匀地分散在空腔的内侧,在常温条件下,该包覆结构基本上处于稳定状态,发挥不了引发剂本身的活性。

  但是在高于100℃时,环糊精内腔的引发剂将会逐步释放出来,与苯乙烯单体或低分子量PS不定向的自由基聚合,减少PS废塑料中的分子缺陷,故在使用过程既可以保证引发剂起到增加分子链长度的效果,又不会因反应剧烈而导致分子链的缺陷。

  在聚苯乙烯废弃泡沫塑料再生加工过程中,添加3%分子链调节剂制备的材料的力学性能

  该创新生产工艺经济适用、方便快捷,能够连续大批量生产,在聚苯乙烯废塑料回收造?;蚣庸す讨屑尤敫梅肿恿吹鹘诩?,材料的力学性能可提高25%左右,制得产品性能基本上达到新料的标准。

  由于本项目的制备工艺过程中,使用了具有特殊空腔结构的环糊精,在超声波的条件下,可以成功地包覆引发剂,在常温下,环糊精内腔内的引发剂非常稳定,故提高了分子链调节剂的保存时间,并且保证在使用过程也不会发生剧烈反应。

  在聚苯乙烯废塑料热加工过程中,加入分子链调节剂,在高温条件下(高于140℃),环糊精内腔中的引发剂逐渐释放出来,与苯乙烯单体或聚苯乙烯发生不定向的自由基聚合,进而使得分子量增长。故可以显著提高材料的物理化学性能,它的出现,可能将会开辟聚苯乙烯废塑料回收和应用领域改性的一个新方向。

  创新成果

  本创新技术较传统的技术有了极大的提升,再生PS产品纯净度可以达到99%,产品外观、性能已与新料无异。项目产品PS再生粒子经通标标准技术服务(上海)有限公司(SGS)检测证明:产品合格,符合国家标准GB/T 19645-2013《塑料聚苯乙烯再生改性专用料》和企业标准Q/0305ZYK 001-2014《聚苯乙烯(PS)再生粒子》的要求。

  经教育部科技查新工作站(L06)查新结果:“课题的创新点具有一定的国内外新颖性,与国内外同类研究相比,具有国际先进水平”。同时通过了工业和信息化部科技成果鉴定,被列为国家火炬计划项目产业化重点项目,项目编号2011GH060329。

  本项目被认定为上海市高新技术成果转化项目,项目等级A、技术贡献系数0.90,项目编号201204263。且被评为2014年度上海市高新技术成果转化百佳项目。2014年获得了上海市科技进步奖。2018年获得上海市重点产品质量振兴攻关成果二等奖。

  基于本项目核心技术,项目组获得了3项专利,其中授权发明专利项,实审发明专利1项,授权实用新型专利1项。形成了1项国家标准,1项行业标准,发表论文2篇。

  经济效益:本创新技术在公司各个生产基地得到推广应用,达到良好效果,2018年共回收5万吨废旧PS泡沫,实现销售收入10亿元。

  环境效益:相关研究标明,1立方米木材可以吸收1.83吨二氧化碳,1吨聚苯乙烯仿木线材替代2.5立方米木材。聚苯乙烯仿木线材的原材料为废旧聚苯乙烯泡沫,如按常规处理方式将这些废旧聚苯乙烯泡沫焚烧,每焚烧1吨废旧聚苯乙烯泡沫将会有2吨二氧化碳产生。

  因此1吨聚苯乙烯仿木线材替代天然木材就可实现减排二氧化碳6.5吨。另外,每生产1吨聚苯乙烯需消耗3吨石油能源。本技术成果的应用,每年回收再生并应用5万吨废旧聚苯乙烯泡沫,相当于减排33万吨二氧化碳、节约15万吨石油能源、节约13万立方木材资源。

  创新经验

  建立研发管理体系,提高创新项目的技术研发和应用水平,并在具体研发过程中实施有效的技术管理,分为三个层次:

  ?第一个层次是技术委员会的技术管理,包括:①指导创新项目研发技术管理体系的建立;②研发技术发展情况的监督检查和规划实施;③审批项目的技术规范和相关标准;④开展项目技术评审工作;⑤重大技术问题的处理;决定新技术的推广应用等。

  ?第二个层次是技术中心的创新技术管理,包括:①日常研发技术管理;②技术标准化及应用管理;③组织开展各阶段的评审工作;④技术交流管理。

  ?第三个层次是具体创新项目研发过程中的技术管理,包括:①在项目不同阶段进行的阶段方案设计管理;②方案总体设计和详细设计的内部审查;③阶段输出文件管理;④制造和测试技术支持和协作管理;⑤技术数据的归档管理。与高校建立产学研合作,加快创新体系建设。

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