再生PP聚丙烯的改性和回收工艺


 

 

近年来碳中和政策、油价上涨以及可预期一段时间内的新能源购车补贴,都在加强新能源的大趋势。按照《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》, 截止到2035年,中国新能源汽车渗透率将达到50%。电动汽车行业发展迅速,也带动了改性PP原料的行情上涨。汽车部件、不同类型的可重复使用容器、塑料部件、包装和标签、扬声器、聚合物钞票、文具、纺织品、地毯、绳索和保暖内衣……以上种种都有一个共同的根源。它是聚丙烯原料,缩写为PP。PP是一种可回收的热塑性聚合物,广泛用于这些应用。全球对聚丙烯材料的需求相当高。透明市场研究表明,目前全球聚丙烯市场价值超过800亿美元。根据研究机构的数据,到2023年,它将达到1333亿美元。今天我们就来简单介绍下再生PP聚丙烯的改性和回收工艺。

 

 

  聚丙烯回收对环境至关重要

  在英国和美国的所有塑料包装产品中,PP是使用最多的单一塑料包装,这要归功于其熔点和强大的承载力。仅在2010年,美国就生产了50亿磅聚丙烯。遗憾的是,美国化学委员会(American Chemistry Council)披露,PP是消费后塑料中回收率最低的一种,消费后PP泡沫的回收率低于1%。这对环境是一件坏事。

  聚丙烯的使用寿命很短,因此大多数热塑性塑料都会在垃圾填埋场被浪费掉。据美国环境保护局(US Environmental Protection Agency)称,产生的固体废物中约有20%包含某种形式的塑料,其中包括聚丙烯(PP)。这种含有聚丙烯的固体废物在垃圾填埋场降解非常缓慢,大约需要20到30年才能完全分解。自然,这对环境构成了严重威胁。塑料制品中使用的添加剂可能含有铅和镉等毒素。塑料制品中含有的镉有可能渗透并影响某些生物系统。如果你燃烧PP等热塑性塑料,它会排出毒素和氯乙烯。在此背景下,回收聚丙烯具有重要意义。

 

  聚丙烯回收工艺

  聚丙烯回收过程包括收集、分类、清洗、熔融再处理,然后从回收的聚丙烯中生产新产品。熔融再处理和再利用回收的聚丙烯生产新产品是聚丙烯回收过程中的重要步骤。在后处理阶段,收集的聚丙烯产品被送入挤出机,在挤出机中熔化并切割成颗粒。使用专用挤出机造粒。制粒包括冷水制粒或气冷制粒。然后进行包装贴标。最后颗粒准备用于新产品的生产。

  具体一点地说,聚丙烯回收工艺可以分为两种,第一种是直接再生利用。

  直接再生利用系指不需要进行各类改性将废旧聚丙烯经过清洗、破碎、塑化直接加工成型或通过造粒后加工成型制品,优点是工艺简单,再生制品成本低廉,缺点是再生材料制品的力学性能下降较大,不宜制作高档次的制品。

  第二种方式是填充改性。为了提高回收废料的应用范围,可以通过填充进行改性。

  聚丙烯(PP)是非极性聚合物,缺乏反应基团,其亲水性、染色性、粘结性以及与其它极性聚合物和无机填料的相容性都很差,为了改善再生料的性能,满足专用制品的质量要求应采用各种改性方法,使聚丙烯中引入极性基团,使废旧聚丙烯的某些力学性能达到或超过原树脂制品的性能,因此,对废旧聚丙烯的改性再利用是很有前景的途径。

  在废聚丙烯树脂中加入一定量的无机填料、有机填料可以提高其制品的某些性能,如刚性、硬度、耐热性、尺寸稳定性、耐蠕变性及极性等 ,并能降低材料的成本。废聚丙烯常用的无机填料有:云母粉、硅酸钙、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉及硫酸钡等,常用的有机填料有:木粉、稻壳粉及花生壳粉等。用碳酸钙、滑石粉等矿物填充改性聚丙烯可以使其获得优良的尺寸稳定性。有研究表明,采用云母填料对聚丙烯进行填充改性 ,可提高聚丙烯加EPDM体系的刚性。用硅灰石填充聚丙烯后对复合材料的拉伸强度有所降低 ,但可提高其缺口冲击强度。

  传统制备方法对塑料颗粒的过滤精度低,生产出的再生塑料有杂质多、气味浓等问题,无法用于制作对外观和性状要求高的高端产品。针对这些问题,我们对回收和再生的工艺进行了创新。从原材料获取、生产加工、运输分销到使用、废弃处置阶段,达成全程碳中和。第一道环节是深度清洗,先初步去除餐盒上的杂质和油污,再经过破碎和消毒,得到高洁净度餐盒碎片;第二道环节是高温炉的熔融造粒,碎片脱胎换骨成为新的聚丙烯原料;第三步,这些“粒粒皆环保”的材料还要经过检验,合格的再添加改性剂,进行抗摔、抗晒和抗冻等处理,制作出高质量的塑料颗粒。全新的热洗方案替代过去的声波清洗、人工清洗,减少清洗液和水的使用的同时,也能最大程度去除物料表面的油污,减轻后续环节的压力。通过提升过滤网的精度减少了颗粒中的杂质。使用真空排气的方法去除颗粒中的挥发性物质,从而降低再生塑料的气味,造出了黑点少、气味低、高透明度的高品质PP颗粒。就通用PP材料而言,由于收缩率大,制品尺寸稳定性差,容易产生翘曲变形;低温韧性差,易脆断;耐光老化、耐热老化性能差等缺点。无法满足要求,通常也都通过改性对PP材料进行处理。

 

  再生聚丙烯的力量

  聚丙烯产生的固体废物重量比PET、PS或PVC少。因此,聚丙烯有许多回收应用:电池盒、油漆罐、家庭储藏室、花盆、托盘、板条箱、复合木材等。在美国,该州51个最大的城市中,有44个收集聚丙烯。

  与PET、PS和PVC相比,聚丙烯和高密度聚乙烯(HDPE)产生的CO2当量(重量)显著减少。聚丙烯零件可以100%回收用于各种用途。回收聚丙烯(rPP)的市场存在于广泛的产品中,如汽车应用、桶、盖子和盖子、花园家具、托盘、管道等。

  当回收聚丙烯时,可以减少石油和丙烷气等有限资源的消耗。全球约8%的石油(约4亿吨)使用传统的塑料生产方法,其中4%作为“原料”,另外4%用于制造业。如果塑料是由塑料生产的,那么能耗也会减少88%。因此,塑料对塑料的回收是环保的。

  聚丙烯在车用塑料中密度偏低,是目前塑料中最轻的品种之一。聚丙烯的低密度在提供汽车轻量化方案上提供了重要方法和思路。因此,聚丙烯改性塑料在汽车轻量化进程中扮演了重要角色。此外,聚丙烯更易回收,在国内外均有成型的回收产业链,这点相较于工程塑料来说也是极大的优势。目前在国外的电动汽车行业中应用非常广泛。得到了德国大众、奔驰等品牌的认可。

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