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木粉/廢舊熱塑性塑料復(fù)合材料研究進(jìn)展

文檔作者：尹文艷宋元文文檔來(lái)源：蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金工程系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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2015年第6期(總第114期) 塑料助劑 27
木粉／廢舊熱塑性塑料復(fù)合材料研究進(jìn)展
尹文艷宋元文
(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金工程系，蘭州，730000)
摘要介紹了廢舊熱塑性塑料復(fù)合材料的回收與利用方法，綜述了木粉與廢舊熱塑性塑料復(fù)合
材料的國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用進(jìn)展，指出了該復(fù)合材料研究中的關(guān)鍵問(wèn)題，以及發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞木粉廢舊熱塑性塑料研究進(jìn)展
doi：10．3969／j．issn．1672—6294．2015．06．006
The Research Progress of W ood Powder／W aste Thermoplastics Composite
Yin Wenyan Song Yuanwen
(Lan Zhou Resourse and Enviorment Vocational College，Lanzhou，730000)
Abstract：The recovery and utilized methods of the waste thermoplastics were introduced．The progress of
research and application of composites materials of wood powder and waste therm oplastics at home and abroad
was reviewed．In the meanwhile，the key problems in the composite materials research and the development
prospects of it was pointed out．
Key words：wood powder；waste therm oplastics；research progress
目前塑料已成為家電、電子、汽車(chē)、船舶制造、
建筑、包裝等行業(yè)不可缺少的材料，所以相應(yīng)產(chǎn)生
的廢舊熱塑性塑料也越來(lái)越多。由于廢舊塑料，
難以被普通的微生物降解，使得廢舊塑料成為環(huán)
境污染的一個(gè)重要源頭，同時(shí)，又由于石油資源是
有限且不可再生的，因此，廢舊熱塑性塑料的回收
利用受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注和高度重視 。
1 廢舊塑料的回收與利用
目前處理廢舊熱塑性塑料的常用方法大致有
填埋、焚燒、熱分解、直接及回收再利用等 。
1．1 填埋
填埋一般是選擇在城郊處，將塑料垃圾直接
埋進(jìn)土地中，用土塊在表面進(jìn)行簡(jiǎn)單掩埋。這種
方法存在很多問(wèn)題：(1)塑料垃圾的填埋會(huì)造成
寶貴的耕地資源流失；(2)塑料垃圾化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)
定，不容易腐爛，填埋后會(huì)長(zhǎng)期存留在土壤中，會(huì)
嚴(yán)重地破壞土壤結(jié)構(gòu)；(3)加工塑料時(shí)一般都會(huì)
基金項(xiàng)目：甘肅省高等學(xué)?？蒲许?xiàng)目2013[290]。
收稿日期：2015—03—23
添加各種加工助劑，塑料填埋后助劑中的有害成
分滲出后會(huì)污染土壤和水環(huán)境。
1．2 焚燒
采用焚燒處理雖然可以解決直接填埋所引起
的侵占土地資源的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)減量化要求，同時(shí)回
收部分能源，并可以回收大部分熱量用于工農(nóng)業(yè)
生產(chǎn)，但其對(duì)焚燒爐的要求高，如果技術(shù)處理不
好，大量廢氣排出會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染直接威
脅人類(lèi)及生態(tài)環(huán)境健康，此過(guò)程中易釋放大量輕
質(zhì)烴類(lèi)、氮化物、硫化物以及劇毒物質(zhì)二嗯英，尤
其是像聚氯乙烯和聚丙烯腈等塑料會(huì)釋放出HC1
和HCN等有害氣體會(huì)導(dǎo)致酸雨的加劇。此外，廢
舊塑料焚燒法還存在著投資大，設(shè)備損耗和維修
運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等等問(wèn)題。
1．3 熱分解
廢舊塑料的熱分解方式通常包括高溫裂解和
催化裂解。熱裂解一般是在反應(yīng)器中將那些無(wú)法
分選和污染的廢舊塑料加熱到其分解溫度
(600 oC～900 oC)使其分解，再經(jīng)吸收、凈化處理
而得到可利用的分解物。廢舊塑料的分離較為復(fù)
雜，若將其分類(lèi)后再裂解，要花費(fèi)一定的設(shè)備投
28 塑料助劑 2015年第6期(總第114期)
資、能源和時(shí)間，回收成本較高。由于塑料是由大
分子構(gòu)成的聚合物，所以破壞其分子長(zhǎng)鏈的過(guò)程
所需能耗很大。因此，從環(huán)保和節(jié)約資源角度來(lái)
看回收再利用是最理想的方法。其中主要再生利
用方法包括：直接利用法、改性法、油化法、氣化
法、解聚單體化法以及直接做原料或還原劑等
方法。
1．4 直接再利用
廢舊塑料的直接再利用是指通常要經(jīng)過(guò)分選
與分離、破碎等步驟后再進(jìn)行擠出成型制成塑料
再生粒。廢舊塑料在被造粒之前必須加熱干燥，
能耗較高。據(jù)某再生造粒企業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，造粒車(chē)
間用電量可占企業(yè)用電總量97％ 以上 。同
時(shí)，由于廢舊塑料中摻混雜質(zhì)較多，濾網(wǎng)網(wǎng)孔極易
阻塞，需經(jīng)常更換。廢舊塑料直接利用法雖然簡(jiǎn)
單易行，但再生料的力學(xué)性能下降較大，不宜制作
高檔次產(chǎn)品。通常該法與改性技術(shù)相結(jié)合使用，
可明顯改善再生料的基本力學(xué)性能，滿(mǎn)足專(zhuān)用制
品的質(zhì)量需求。開(kāi)發(fā)一種全新結(jié)構(gòu)的高分子化合
物來(lái)滿(mǎn)足某種用途的要求有時(shí)是不可能的，有時(shí)
則耗資巨大，而采用改性技術(shù)則輕而易舉。
1．5 回收再利用
回收再利用改性法目前研究最多的是利用廢
舊塑料制造木塑復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料
(WPC)是以木質(zhì)纖維(木粉、稻殼、秸稈等)和塑
料(多為廢棄熱塑性塑料)為主要原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處
理和共混等工藝制備的一種新型環(huán)保復(fù)合材料。
這種材料不僅克服了單一材料的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮
材料各組分的優(yōu)勢(shì)，而且降低材料使用成本，因而
它越來(lái)越被人們的重視。
2 木粉與廢舊塑料復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)
外研究進(jìn)展
目前，研究木粉與廢舊熱塑性塑料復(fù)合材料
的重點(diǎn)和難點(diǎn)一方面是由于木纖維的流動(dòng)性差，
往往導(dǎo)致填充物的分散不均勻。因此，需要提高
木纖維在體系中共混分散的能力以及建立足夠的
成型壓力。另一方面是塑料木纖維種類(lèi)及各種添
加劑的選擇與改性。由于木纖維含有大量的極性
羥基、酚羥基、纖維素等極性官能團(tuán)，與非極性樹(shù)
脂的相容性差，兩相復(fù)合界面往往成為應(yīng)力集中
區(qū)，從而影響木塑復(fù)合材料的綜合性能。因此，提
高復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)鍵是改善塑料與木纖維
之間界面的相容性。
趙義平 研究了用木粉填充廢舊低密度聚
乙烯(LDPE)，結(jié)果表明經(jīng)堿處理的木粉與未處
理的木粉相比可顯著提高廢舊LDPE機(jī)械性能。
崔益華等將廢棄高密度聚乙烯(HDPE)和木纖維
經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚砗筮M(jìn)行擠出造粒、模壓成型。木
纖維的加入使HDPE的結(jié)晶溫度降低，結(jié)晶速度
減慢。譚壽再 等研究了廢舊聚丙烯(PP)和木
粉復(fù)合材料，試驗(yàn)結(jié)果表明，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐
(PP-g—MAH)能大大地改善木塑復(fù)合材料的相容
性，適量木粉的添加能夠提高復(fù)合材料的拉伸模
量、彎曲性能和熱變形溫度，改善復(fù)合材料的性
能。劉雪鵬 等將廢舊聚氯乙烯(PVC)電纜料
分別與木粉、竹粉共混后作為主要原料，采用螺桿
混煉擠出工藝，制備了廢舊PVC基木塑復(fù)合材
料。結(jié)果顯示，在螺桿轉(zhuǎn)速25 r／min，機(jī)筒溫度
150cI=～170℃ 時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)處于最佳工作狀
態(tài)。王勛林等將廢舊PP編織袋回收料以及回收
聚乙烯(PE)、回收橡膠粉、改性廢舊塑料做了大
量的研究工作，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明以木纖維改性
廢舊塑料是一種十分有效可行的方法。陳森 。。
利用在廢PP制備木塑復(fù)合材料試驗(yàn)中，研究了
利用廢PP制備木塑復(fù)合材料的可行性，探討了
廢PP與木纖維比例、相容劑用量、增韌劑種類(lèi)和
用量對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響。就木纖維用量
而言，隨著木纖維用量增加，木塑復(fù)合材料的密
度、24 h吸水率、24 h吸水厚度膨脹率以及彈性模
量增加，沖擊強(qiáng)度和靜曲強(qiáng)度降低；就相容劑PP—
g-MAH用量而言，加入PP—g—MAH可以提高木塑
復(fù)合材料的綜合性能；就增韌劑而言，POE的增
韌效果優(yōu)SBS的增韌效果，且隨著POE和SBS用
量增加，木塑復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度增加，但靜曲強(qiáng)
度和彈性模量均降低。
N．Tzankova Dintcheva_j 等研究了分別以
PP．g．． ．MAH、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)為相容
劑，在PP、PE混合的廢舊塑料中加入20％ ～40％
(質(zhì)量分?jǐn)?shù))木纖維制得復(fù)合材料。結(jié)果表明符
復(fù)合材料的彈性模量顯著地提高，斷裂伸長(zhǎng)率和
沖擊強(qiáng)度明顯地下降，拉伸強(qiáng)度幾乎不變，相容劑
的加入提高了機(jī)械性能。Saeed Kazemi Najafi
等研究了廢舊PP和HDPE兩種材料分別與鋸末
制得木塑復(fù)合材料，以廢舊PP為基體的復(fù)合材
料在強(qiáng)度和剛性上均優(yōu)于以廢舊HDPE為基體的
復(fù)合材料。Alireza Ashori¨ 等采用空氣發(fā)泡和熱
壓成型的方法將廢舊PP和HDPE與廢舊報(bào)紙混
第6期 尹文艷，等．木粉／廢舊熱塑性塑料復(fù)合材料研究進(jìn)展 29
合制得復(fù)合板材。廢舊PP木塑復(fù)合材料在混入
廢舊HDPE 后，性能反而稍有提高。GOran
GrubbstrSml1 等研究了硅烷交聯(lián)處理對(duì)木粉／廢
舊低密度聚乙烯力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，與未
經(jīng)硅烷處理的復(fù)合材料相比，經(jīng)硅烷處理后的復(fù)
合材料在強(qiáng)度性能、硬度以及抗蠕變性等方面均
有提高，彎曲強(qiáng)度提高了2倍。
3 木粉與廢舊塑料復(fù)合材料的發(fā)展
前景
隨著社會(huì)發(fā)展以及人們生活水平的提高，對(duì)
廢舊塑料的回收再利用的研究將越來(lái)越被重視。
利用回收再生的廢舊塑料和廢棄木材加工木塑復(fù)
合材料不僅有利于消除白色污染，而且更有利于
保護(hù)現(xiàn)有的森林資源。因此，在人們不斷開(kāi)發(fā)、研
制新型環(huán)保材料進(jìn)程中，木塑復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)和
應(yīng)用必將具有十分強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。
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Silvergate Plastic公司擴(kuò)大產(chǎn)能
英國(guó)色母粒專(zhuān)家Silvergate Plastic目前正在投資一個(gè)新的產(chǎn)線。預(yù)計(jì)2015年底，這種生產(chǎn)設(shè)施的重構(gòu)會(huì)將提年?duì)I業(yè)
額從1000萬(wàn)英鎊提升到1800萬(wàn)英鎊。
目前，該公司已經(jīng)將大量的新產(chǎn)品推入市場(chǎng)，并且成功拓展SimplyWhite和Optiblo系列。公司決定擴(kuò)大產(chǎn)能主要是
為了客戶(hù)的需求。Wrexham制造工廠的重新配置，將會(huì)增加公司對(duì)員工人數(shù)的需求。 (鐘涵，王菲)
歐洲議會(huì)提議禁止循環(huán)利用含DEHP的塑料
近日，歐洲議會(huì)通過(guò)一項(xiàng)非約束性決議案，涉及鄰苯二甲酸-(2一乙基己基)酯(DEHP)，該物質(zhì)被廣泛用于塑料制
品的塑化劑。議案指出，歐洲委員會(huì)不應(yīng)準(zhǔn)許含DEHP的塑料循環(huán)再造，并制成鞋及鋪地物等聚氯乙烯(PVC)產(chǎn)品，原
因是DEHP對(duì)工人構(gòu)成生殖系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。
歐洲議會(huì)在史特拉斯堡舉行的全體會(huì)議上通過(guò)這項(xiàng)“非約束性”決議案。歐盟部長(zhǎng)理事會(huì)仍須就這項(xiàng)決議案投票，
若未能獲得大多數(shù)通過(guò)，將由歐委會(huì)作最終決定。
該決議案稱(chēng)，DEHP涉及的應(yīng)用層面十分廣泛，例如含有DEHP的PVC廣泛用于日常生活消費(fèi)品中，包括鞋、紡織
品、家具及建筑物料，而塑料所含的DEHP很容易流入環(huán)境之中。
在歐盟的REACH法規(guī)下，DEHP已被禁止投放到市場(chǎng)及在歐盟使用，原因是DEHP被歸類(lèi)為1B類(lèi)物質(zhì)，即對(duì)生殖
系統(tǒng)構(gòu)成毒性。事實(shí)上，在REACH法規(guī)下，DEHP是首六種被逐步淘汰的化學(xué)物之一。不過(guò)，歐委會(huì)在一項(xiàng)決議草案中
建議，允許含DEHP的回收廢棄塑料制成新PVC產(chǎn)品，但這項(xiàng)決議草案尚未獲歐盟成員國(guó)通過(guò)。
(江蘇省技術(shù)性貿(mào)易措施信息平臺(tái))

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