改性再生利用是指将废旧塑料通过化学或者物理方法进行改性,如增韧、增强、活化无机粒子填充以及合金化的物理改性,以及交联、接枝、氯化等化学改性。经过改性的废旧塑料的性能尤其是力学性能得到了显著的改善。
Fogae将废旧塑料及废旧地毯共混、热处理后制成沥青改性添加剂,用于提高沥青的高温使用粘性而不影响其低温使用性能,克服沥青夏易粘冬易裂的缺点。李岩等采用新的改性体系三元乙丙橡胶(EPDM)、硅油、过氧化二异丙苯(DGP)对高密度聚乙烯/胶粉(HDPEISRP)共混物进行了研究,发现改性共混物中弹性体的分散和包覆结构是韧性提高的主要原因。
尽管人们对废旧塑料物理再生利用的研究各不相同,但对以下几类材料的研究则产生了普遍的兴趣。
2.2.1塑木复合材料
近年来,全世界塑木材料需求的年平均增长率约为25%。塑木复合材料由木屑、刨花以及木纤维填充废旧塑料挤出成型获得,可以替代相应的天然木制品,解决木材短缺的问题。
Murakami用木粉和塑料制成人造木材,用于住宅用窗框等处,结构坚固,而且防火、防水、防腐和耐老化,性能优异。Kumano在废旧塑料中掺加木粉和无机混合剂,制成厨房、浴室用壁砖、地砖等,产品重量轻,价格低。Susan发现马来酸酐改性聚丙烯能有效改善高密度聚乙烯/木纤维复合材料基体的粘合性。Nicole研究了不同加工方法注射和挤出成型对木粉/高密度聚乙烯复合材料表面以及老化性能的影响。结果发现,加工方法不影响材料表面的颜色和光泽度,但是对老化后材料的力学性能、弯曲模量有不同程度的影响。钟鑫等利用硝酸铈铵引发在纤维素纤维表面接枝甲基丙烯酸甲酯,并在不添加任何其它相容剂、偶联剂等的条件下使木粉与聚氯乙烯树脂复合,最终材料的各方面性能显著提高。
近几年塑木材料的发展已不再限于单独使用废旧塑料,添加碳酸钙、滑石粉和石英粉等增强填料和无机填料,在很大程度上改善了材料的冲击强度、弯曲强度和热变形温度等加工性能。木质材料由木粉或短纤维发展为玻璃纤维和亚麻、剑麻等天然长纤维,提高了材料的结构强度,扩大了应用领域。
2.2.2土木建筑材料
废旧塑料替代钢铁、水泥等作为土木建筑材料既减少了钢材的使用量降低了生产成本又提高了材料的耐腐蚀、保温、方便等使用性能。
英国Delleve塑料公司花费多年时间研究回收的乳酸饮料瓶与高密度聚乙烯共混物添加增容剂经过冲压改性制成单层和双层的波纹管材,用于公路排水、农业及地基设施等建设。Oshima,Atwood利用废旧塑料生产U型路边排水沟、盖子、公路的隔离带和护栏等绿化设施。Mahmoud将不同粒径的沙子与聚乙烯熔融共混,获得密度和抗压强度均令人满意的装饰材料,当废旧塑料的含量为30%~40%时,材料的性能最好。由于使用种类不同的彩沙,装饰材料颜色各异,美观大方。
张化廷以聚氯乙稀、聚乙烯和聚丙烯等再生废旧塑料和功能性添加剂浓缩粒料生产阻燃、抗静电及力学性能都适合煤矿井下用的管材。廖兵废旧聚苯乙烯塑料制备了附加值高的水泥减水增强剂,使经过改性的聚苯乙烯具有表面活性作用,能使水泥颗粒及其水化粒子由于电荷而相斥,使水泥丧失包裹搅拌水的能力,达到减水的作用。另外由于聚苯乙烯的分子量很高,在水泥混凝土凝固过程中,改性的聚苯乙烯分子可以在水泥颗粒表面形成薄膜,提高水泥颗粒之间的粘合力,从而增强水泥混凝土的强度,用于桥梁、水坝等大型土建工程的建设。
2.2.3塑料枕木
在美国,由回收废塑料制成的塑料枕木生产周期短、使用寿命长,己得到铁路部门的认可,为废塑料的再利用找到了很好的途径冈。
Polywood公司制造的高性能枕木是用废旧高密度聚乙烯和一定含量的废旧聚苯乙烯制成,高密度聚乙烯和丝状聚苯乙烯微粒混合形成不相容的混合物,二者相互缠绕贯穿于聚合物复合材料中。Nosker等利用废旧高密度聚乙烯塑料,使用一种特殊的方法,使长短不一的玻璃纤维在模具内沿着物料流向的轴向高度取向,从而提高复合材料的强度,作为塑料枕木使用。Gahilll将回收PET与少量废旧轮胎橡胶粉碎后添加增容剂、扩链剂和水解稳定剂进行共混,通过挤出加工成型方法生产塑料枕木,与同类材料相比,成本降低。
2.2.4涂料和胶粘剂
近年来,废旧塑料制漆的再生方法在国内得到了极大的发展。Zhang用粉碎装置将废弃的发泡塑料餐具及包装材料切成碎片后熔融,添加消泡剂、稀释剂后生产出油漆料,再根据需要添加颜料等辅料,就可生产出不同品种的成品漆,用于金属仪器、防腐金属设备的表面涂装。李湘洲将回收的废聚苯乙烯泡沫塑料经过加工、溶制改性、乳化等工序,制成用于内外墙使用的乳胶漆涂料,具有成本低、耐擦洗、装饰效果好等特点。北京建筑工程学院上木系蔡光汀等利用废旧塑料制成对人体和环境危害低的建筑装修装饰用外墙漆、速干银粉漆、金粉漆和胶粘剂,技术性能和环保性能都十分令人满意。