廢聚苯乙烯泡沫塑料回收利用研究進展
1 前言
聚苯乙烯(PS)因具有質硬、透明、剛性、電絕緣性、低吸濕性、價格低廉、容易染色等特點，已成為當今四大通用塑料之一，主要用于包裝、建筑、醫藥、電子、汽車、 家電、儀表、鞋類、日用品、家俱、玩具等行業，生產量和消費量呈逐年上升趨勢。這類塑料制品用后即棄成為垃圾，這種垃圾重量輕，體積大，耐老化、抗腐蝕，化學性質穩定，不易被微生物降解，進入土壤后，使土質變壞，用燃燒的方法處理，燃燒會產生二氧化碳和其它有害氣體， 也會引起不利的室溫效應，還污染空氣。為了保護環境和回收資源，80年代初，日本、美國等國對廢PS的綜合利用進行了廣泛的研究，并在某些方面已達到了工業化水平。近年來我國對聚苯乙烯的回收利用也作了許多研究，并取得了初步成效[1]。
2 廢聚苯乙烯回收利用途徑
2.1 催化裂解廢PSF回收苯乙烯
廢聚苯乙烯催化裂解制得主要含有苯乙烯的混合物。例如采用氧化鈣為催化劑，苯乙烯與催化劑的質量比=100：0.5~5，混合好后，在預熱器中預熱到在150-250℃，然后進入裂解反應器中，在350-500℃、0.005-0.02MPa下進行裂解反應，裂解后期溫度升至450-550℃。裂解氣主要組分為苯乙烯，通過后續能量回收、激冷冷卻以及精餾分離獲得合格苯乙烯單體及其副產品，苯乙烯單體回收率達到70-85％ [2]。
2.2 利用廢PSF制備PS再生顆粒
利用廢PSF制備PS顆粒，再模制成PS制品能充分發揮PS抗震、隔熱特性并能多次重新利用廢PSF。再生PS 顆粒的制備工藝有多種，例如我國專利CN101153090報道，將廢聚苯乙烯泡沫塑料中的雜物除去后，經粉碎后進行篩選，將孔直徑小于80mm廢聚苯乙烯泡沫塑料投入到尼龍酸二甲酯中，在常溫常壓下攪拌使其充分溶解，得到溶解液，在溶解液中加入脫色劑硅膠，其用量為溶解液質量5~9%，攪拌均勻，再密封 10~24小時，過濾除去脫色劑，在濾液中加入其總質量90～130％的水，將尼龍酸二甲酯與聚苯乙烯樹脂分離，分離出來的聚苯乙烯樹脂進行干燥、粉碎、造粒得PS再生顆粒，溶劑進行蒸發濃縮后循環使用[3]。
2.3 利用廢PSF制備涂料、膠粘劑
廢PSF由主要由聚苯乙烯（PS）組成，可作為涂料的基料，其耐水性和絕緣性良好。但用PS作基料制備的涂料附著力和成膜性差，因此用PS作為涂料的成膜物時需要對其進行改性。PS的改性有兩種方法：
一種是物理共混改性，即在PS溶液中加入含羥基、羧基、酰胺基、羰基等極性基團的高聚物，使涂層由非極性轉變為部分極性涂層，提高涂層附著力；另一種是化學接枝改性，根據聚苯乙烯鏈節中具有化學性質活潑的芐基位，其上的α—H易受到引發劑分解出的初級自由基攻擊產生大分子自由基，此自由基可與含有極性基團的活潑單體，如丙烯酸、丙烯酸丁酯等，發生自由基共聚合，從而在聚苯乙烯分子鏈上接上極性基團，提高聚苯乙烯的極性，增強涂層附著力[4][5]。經過改性了的PS，作為成膜材料，配以各種助劑即可以制得具有專門性能的涂料和膠黏劑，如耐水、防腐、防火涂料等。但由廢PSF制備含有機溶劑的膠黏劑和涂料在使用過程會對環境造成二次污染和對施工人員身體健康造成危害。近年來，人們對利用廢 PSF制備不含或少含有機溶劑的乳膠涂料做了大量研究，例如樊曉東等人研究了用廢聚苯乙烯泡沫作為主要原料，丙烯酸丁酯、苯乙烯和醋酸乙烯酯作為改性劑，制得無溶劑型聚合物乳液，該乳液粘接強度高，可應用于制備乳液型膠粘劑和涂料[6]。
2.4 利用廢PSF制造輕質建材保溫材料
以廢PSF制造新型輕質建材，是一條大量吸收處理廢PSF的有效途經。其方法是利用破碎后的廢PSF的顆粒與粘結劑、骨料、填料混臺后成型，以制得各種用途的建筑材料。例如我國專CN101544796報道用于墻體保溫的膠粉聚苯顆粒保溫材料的制備方法，原料重量份依次為粉煤灰45～55、硅灰12～18、廢聚苯乙烯顆粒7～13、甲基纖維素17～23、調色劑3～7。該法制作過程優點：一是熱傳導系數低，保溫效果好，能量損失少；二是環保無污染；三是制造成本低[7].
我國專利CN1654520報道將用做包裝物的塊狀聚苯乙烯泡沫進行粉碎，將泡沫顆粒投入攪拌器中，在攪拌情況下緩慢加入乳膠膠粘劑或水性膠黏劑（如丙烯酸乳狀膠黏劑或聚氨酯水溶性膠黏劑）至泡沫顆粒之間有點粘連現象但還可以吹開為止，用壓縮空氣或負壓氣流把泡沫顆粒填充到需要填充的封閉空腔，直到填滿為止，隨著膠粘劑的逐漸固化會泡沫顆粒會粘在一起，可與空腔內表面之間形成粘接，這樣就會形成一個具有一定強度的保溫填充結構 [8]。
2.5 利用廢PSF和乙烯焦油共碳化改性制備針狀焦
針狀焦具有低的熱膨脹系數和高度定向排列，可作為超高功率電弧爐煉鋼電極的主要材料。查慶芳等人研究了乙烯焦油和廢聚苯乙烯共碳化制備針狀焦乙烯焦油(ETP)。通過該法制得可以生成高度定向排列的針狀焦，熱膨脹系數從接近普通石油焦的3．2×10-6／℃ 降低到優質針狀焦的0．3×10-6／℃[9]。
2.6 利用廢PSF制備絮凝劑
周偉等人利用廢PSF制備絮凝劑其方法是先預處理好的PSF溶解于環己酮溶劑中，然后用硫酸進行磺化，用 AlCl3做催化劑（廢PSF的質量：硫酸質量：催化劑質量=1：1：0.1），磺化液用10％氫氧化鈉中和至PH=7后，蒸餾回收溶劑，得到磺酸鹽（NaPSS）。將一定量的硅酸鈉加水溶解，并快速攪拌，直至溶液出現淡藍色并呈現膠狀，用稀硫酸調節其pH= 2，在室溫下活化40min，再按n鐵/n硅(物質的量之比)為1.5加入硫酸鐵溶液，水浴加熱，使其充分混合反應后，降至室溫，靜置、熟化2小時左右，即得聚硅酸鐵(PSF)溶液。根據聚硅酸鐵溶液中PSF的含量，按質量比m(PSF)/m(NaPSS)=9加入NaPSS，并加入適量絡合劑，水浴加熱至70℃左右，反應結束后，即得最終產物有機無機復合絮凝劑。該絮凝劑可以用于印染污水的處理，具有良好的絮凝作用[10]。
3 結束語
總之，廢聚苯乙烯泡沫塑料的再利用是處理固體垃圾中的“白色污染”的有效途。積極開展廢聚苯乙烯泡沫塑料再利用的技術開發與研究，解決環境污染，實現了資源的再利用，保持國民經濟可持續發展是非常必要的。
參考文獻（略）
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