黄井泉1、2、邹超1、2、邓核1、2
1、珠海格力绿色再生资源有限公司 广东珠海 519000、
2、湖南绿色再生资源有限公司 湖南长沙 410600
摘要：塑料制品自20世纪问世以来，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、化学稳定性好、加工方便以及美观实用的特点，广泛应用于世界范围内的各个领域。但困难与自然降解，常规填埋技术虽然投资少、操作简单，但是会侵占大量土地，造成土地污染。焚烧技术虽然可以实现减量化要求，同时回收部分能源，但此过程易释放大量烃类、氮化物、硫化物以及剧毒物质二恶英，直接威胁人类及生态环境健康。因此实现废旧塑料的循环利用成为了迫在眉睫的事。
关键词：废旧塑料；环境因素；老化；反应挤出；改性；复合材料
中图分类号:TU247 文献标识码：A
引言
反应挤出改性后的废旧塑料，环境适应性大大提高，且反应挤出在废旧塑料的改性方法中，具有产量高、可连续化生产的优点，得到了越来越多的重视。但其仍然存在一些缺点，比如：反应挤出工艺复杂、反应机理难以探究、需要多学科知识联用等。但是这并不妨碍反应挤出作为一种有效手段，越来越多地应用在废旧塑料的改性中。在中国正在从工业大国往工业强国转变的背景下，对产品质量和环境适应性的要求也越来越高。塑料作为制造业基础材料，其材料可靠性的作用不言而喻。通过对废旧塑料进行改性，能够满足材料可靠性要求，既节约了资源实现经济循环发展，又提高产品可靠性技术。废旧塑料反应挤出改性的下一步发展，是通过不断优化完善工艺配方，提升废旧塑料的高值化利用率，开发出更多的高性能化、功能化、清洁化的高值产品，以满足日益增长的市场需求。
1物理处理
1.1简单再生技术
简单再生技术是将回收的废旧塑料经过分选、清洗、破碎、熔融、造粒后直接成型加工生产再生制品，主要用于回收塑料生产及加工过程中产生的边角料、下脚料等，也用于回收那些易清洗和挑选的一次性废弃品。由于工艺简单、成本低、投资少，因此简单再生技术得到了广泛应用[1]。
然而，由于各种塑料混入的比例不同及相容性各异，采用简单再生法生产的再生制品的质量不稳定、性能较差、易变脆，不适合制作高档次的塑料制品，其应用受到一定的限制。
1.2物理改性再生技术
物理改性是根据不同废旧塑料的特性加人不同的改性剂，使其转化为高附加值的有用材料。(1)填充改性 通过添加填充剂改善废旧塑料的性能，增加制品的收缩性，提高耐热性等，(2)增强改性 加入玻璃纤维、 合成纤维、天然纤维等，提高热塑性废旧塑料的强度和模量，从而扩大应用范围。(3)增韧改性 使用弹性体或共混热塑性弹性体与回收的废旧塑料共混进行增韧改性。(4)共混改性将废旧塑料与其他物质通过特定的加工手段和方法混合在一起，使改性后的共混材料兼具两者的性能[2]。体现出彼此性能互补，也被称为“高分子合金”。
2 化学改性
化学改性是以化学反应方式，改变聚合物结构性质及综合性能的方法。化学改性包括接枝、交联、共聚、互穿网络等。在废旧塑料的化学改性方法中，考虑到改性效果和成本，接枝和交联应用的较为广泛[3]。接枝改性是在聚合物分子链上引入支链或功能性基团（如极性基团、反应性基团）的改性方法[4]。BaljitSingh 等将天然聚合物明胶接枝到废弃的聚苯乙烯（rPS）上，改性后的 PS 具有良好的亲水性，可用于去除水溶液中有害金属离子。对城市和工业废水的处理以及环境修复有重要的作用。交联改性是将分子链用化学键连接成网络结构的改性方法，交联可以极大的提高分子间作用力[4]。
Yoshihara等采用湿法工艺，对废聚氯乙烯（rPVC）进行化学改性。rPVC 中的氯在 Na2S/ 乙二醇溶液中被 S2-取代，氯取的同时导致了硫的交联。交联能提高分子间的作用力，因此能极大的促进力学性能和热稳定性的提高。
3 反应挤出
反应挤出是利用挤出机（如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等），在挤出的过程中，使聚合物熔体同时发生物理变化（剪切、传热等）和化学变化（接枝、交联、共聚等），同步实现改性和成型的一种工艺方法。反应挤出过程中同时存在剪切、拉伸、高温、高压等作用，可以实现更高要求的物理和化学反应条件。在废旧塑料的改性中，反应挤出主要有三个方面的应用[5]。第一，缩聚型聚合物的增黏改性；第二，共混物的增容改性；第三，加聚型废料的原位扩链改性。
3.1 反应挤出增黏
反应挤出增黏是在熔融挤出的过程中通过扩链（增黏）剂将聚酯（或聚酰胺等缩聚型聚合物）的端基连接起来，从而提高其分子量和黏度，进而提升其机械性能的方法。常用的扩链剂包括噁唑啉类、环氧类、异氰酸酯类、酸酐类等。Dennis 等使用 1，3- 双（2- 噁唑啉）基苯（PBO）对废旧 PET（rPET）进行反应挤出增黏。PBO 是一种含氮和氧的五元杂环扩链剂，可以与 rPET 中的羧基反应，制备线性长链聚合物。试验结果表明，添加 0.1~2.0 wt%的 PBO 后，rPET 的分子量、储能模量、损耗模量、特性黏度都提高了[6]。
3.2 反应挤出增容
废旧塑料改性常存在相容性不好的问题，如果界面之间相容性比较差，废旧塑料的力学性能将难以提高（比如相容性不好冲击强度往往较差）。反应挤出增容改性，是利用增容剂，通过化学反应让聚合物之间分散的更均匀、界面之间的结合能力更强的改性方法。
3.3 加聚型废料的原位扩链改性
丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物（ABS）和高抗冲击聚苯乙烯（HIPS）中的 B 段（丁二烯），在其主链结构中较不稳定。在其长期的服役过程中，易受到氧气、光照、高温等因素的影响而发生断链，继而造成其界面稳定性下降，并生成羟基和羧基等含氧基团。最终导致材料的宏观机械性能（特别是冲击强度）的大幅下降。
从分子结构而言，ABS 及 HIPS 是典型的加聚型聚合物，其原生的分子结构中通常不含有可发生缩合反应的羟基、羧基、氨基等活性基团。但基于其老化后生成的羟基和羧基，可采取多官能度扩链剂与之发生原位扩链反应，来提高废料的分子量，从而提高其力学性能。
结语
为了改善塑料的可塑性和强度，满足制品的各种使用性能，几乎所有的塑料制品都添加一定量的添加剂。例如，在聚氯乙烯中，添加剂邻苯二甲酸酯类增塑剂，其使用量达到35%~50%，随着时间的推移，增塑剂可由塑料中迁移到环境中。邻苯二甲酸酯类增塑剂具有一般毒性和特殊毒性(如致畸、致突变性或具有致活性)，在人体和动物体内发挥着类雄性激素的作用，干扰内分泌，可以造成人体生殖功能常、男性精子数量减少。而且其水解和光解速率都非常缓慢，属于难降解有机污染物，在气、土壤和水体中均有残留。全世界每年向海洋和江河中倾倒的塑料垃圾已造成海洋生物的量死亡。另外，废旧塑料还会对土壤和大气环境的危害。废旧塑料属难降解高分子化合物，在自然条件下难以分解，混在土壤中，破坏土壤来良好的理化性状，阻碍肥料的均勾分布，影响土壤的透气性，不利于植物根系生长，影响物吸收养分和水分，从而导致农作物减产。
参考文献：
[1]冉帆. 炉渣性质及其污水处理效果的应用研究[D].天津城建大学,2014.
[2]范勇,邬素华.废旧塑料回收利用技术[J].橡塑资源利用,2008(02):27-33.
[3]陈鹏. 改性锂渣硅铝酸盐混凝土研究[D].重庆大学,2007.
[4]刘登峰. 功能性单体改性大豆分离蛋白塑料的研究[D].西安科技大学,2006.
[5]肖鹏. SBS物理和化学改性沥青及混合料性能评价对比研究[D].河海大学,2005.