塑料回收
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-26
塑料回收的實例教程
Ed.》上以“O-to-S Substitution Enables Dovetailing Conflicting Cyclizability, Polymerizability, and Recyclability: Dithiolactone vs Dilactone”為題在線發(fā)表了可用于閉環(huán)回收塑料的硫交酯單體的論文（Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.202109767)。
近年來，塑料的閉環(huán)回收的概念成為全世界高分子科學界關注的焦點，該方法通過設計特定的單體合成高分子材料，再將其直接轉(zhuǎn)化為原單體，從而實現(xiàn)資源循環(huán)和同級使用。8月13日，美國康奈爾大學高分子化學家Geoffrey W. Coates課題組在《科學》發(fā)文，以二氧戊環(huán)為單體，實現(xiàn)了塑料的閉環(huán)回收。
圖1. 硫交酯單體顯示熱力學有利于成環(huán)，動力學有利于開環(huán)聚合
近期，中科院長春應化所陶友華研究員提出硫交酯單體可以作為一類新型的單體用于閉環(huán)回收塑料。相比于大家熟知的乙交酯、丙交酯等交酯單體，硫交酯單體在熱力學上更有利于成環(huán)，在動力學上更有利于開環(huán)聚合（圖1），從而成功的將兩種看似矛盾的性質(zhì)結合到一種單體上，使硫交酯單體相較于乙交酯、丙交酯等交酯單體，更容易合成、更容易聚合、也更容易實現(xiàn)閉環(huán)回收。同時，來源于纈氨酸的異丙基硫交酯的開環(huán)聚合，所得聚合產(chǎn)物具有無規(guī)但是結晶的不同尋常的特性。
經(jīng)典的高分子化學理論中，單體的成環(huán)能力和開環(huán)聚合活性是相互矛盾的。如用于合成聚乳酸的丙交酯單體，具有較大的環(huán)張力，因此丙交酯單體開環(huán)聚合的活性較高，但丙交酯單體的規(guī)模化合成并不容易（直接環(huán)化的收率不到50%）。
展開 研究團隊旨在通過該項目實現(xiàn)使用 "智能技術 "來解決世界上的廢物回收問題。特別是，當這份倡議在去年獲得綠燈時，該團隊將目光投向了創(chuàng)建一個 "循環(huán)商業(yè)模式"，能夠減少所謂的"食品到手"包裝的生態(tài)影響。
項目負責人Garrath Wilson去年解釋說："食品零售商銷售的新鮮和冷藏食品，如三明治和預制沙拉，會產(chǎn)生大量的一次性塑料包裝垃圾。我們的項目將匯集包裝技術、用戶行為、可持續(xù)設計、制造和聚合物化學各個方面具有專業(yè)知識的研究人員，以消除食品業(yè)的塑料浪費。"
△一堆塑料廢棄產(chǎn)品，通過他們的循環(huán)商業(yè)模式，該團隊相信他們可以使回收有利可圖，同時也是環(huán)保的。圖片來自拉夫堡大學
為了與PPFTG項目的目標保持一致，拉夫堡大學團隊現(xiàn)在又從工程和物理科學研究委員會獲得了15萬英鎊的資助。利用這筆資金，該系的研究人員與阿斯頓大學和德蒙福特大學的同事合作，并作為循環(huán)塑料項目的一部分，試圖將塑料變成非洲企業(yè)的商品。
到目前為止，在這項為期18個月的倡議中，設計師和工程師團隊已經(jīng)與英國的一個非政府組織以及肯尼亞、盧旺達和尼日利亞的合作伙伴合作，對塑料水瓶展開收集。一旦積累起來，研究人員將這些廢物清洗、切碎、干燥并擠壓成可用的長絲，然后將其3D打印成工具，以滿足不同非洲社區(qū)的具體需求。
盡管該項目仍在進行中，但該團隊已經(jīng)提出了六個初步的原型，包括一個模塊化的養(yǎng)魚場和水果抓取器，可以用當?shù)氐木W(wǎng)和竹子材料建造。研究人員還在開發(fā)新型挖沙適配器、非電動牛奶冷卻器和彎刀削皮機，以及能夠利用波浪運動抽水的回收船打包機。
展開 目前，全球?qū)?em>塑料的需求持續(xù)增長，預計到2030年將達到每年4.17億噸。這也導致了塑料廢物急劇增加。促進塑料的減量、再利用和回收可以有效防止更多的聚合物材料釋放到環(huán)境中，從而遏制環(huán)境污染。目前，機械回收是五種主要包裝塑料環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)經(jīng)濟的主要工具：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PETE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC），但機械降解仍然受到成本的限制。因此，迫切需要提出一種基于機械的策略來提高其回收價值。打印紙由于原材料豐富且具有出色的生物降解性，成為PRC結構的良好候選材料，然而，雖然打印紙具有被動輻射冷卻特性，但其耐水性不足，使其無法靈活應用。
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成果掠影
為了應對全球塑料回收的迫切需求，美國東北大學鄭義教授課題組利用回收的泡沫塑料和普通的打印紙來制造具有優(yōu)異自冷卻能力的泡沫-紙復合材料（FPC）。高漫反射 PS 泡沫顆粒與纖維打印紙的結合，使FPC太陽光譜反射率達到 96%，在太陽直射下平均產(chǎn)生8.4 °C的溫降和90 W/m
2的冷卻功率。同時，F(xiàn)PC在高濕度下仍能保持較高的太陽光反射率，促進其在潮濕的亞熱帶地區(qū)的應用。此外，低成本材料和簡單制造方法將為有效的白天輻射冷卻提供有效途徑。相關研究成果以“Eco-friendly passive radiative cooling using recycled packaging plastics”為題發(fā)表于《Materials Today Sustainability》。
展開 據(jù)外媒報道，捷豹路虎(JaguarLandRover)正與化學公司巴斯夫(BASF)合作，試驗創(chuàng)新回收工藝，可將塑料垃圾轉(zhuǎn)變成能夠用于未來車輛的新型高檔材料。據(jù)估計，到2050年，全球塑料垃圾總量將超過1200萬噸。現(xiàn)在，并非所有的塑料垃圾都可回收，以用于汽車應用，特別是有些汽車零部件需要符合最嚴格的安全和質(zhì)量標準要求。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/41973.html
捷豹路虎是“化學循環(huán)”(ChemCycling)試點項目的成員之一，該項目會將原來會被填埋或棄至焚燒廠的生活塑料垃圾升級成新型高質(zhì)量材料。
利用熱化學工藝可將此類塑料垃圾轉(zhuǎn)變成熱解油，然后此類熱解油作為次生原料成為化石能源的替代品，進入巴斯夫的生產(chǎn)鏈，最終能夠生產(chǎn)出新型、高檔，能夠復制高質(zhì)量和高性能“原始”塑料的新材料。最重要的是，此類材料能夠回火著色，成為理想的可持續(xù)解決方案，用于設計捷豹路虎車型的儀表板和外飾。
目前，捷豹路虎和巴斯夫正在捷豹I-Pace原型車的前端貨架二次成型工藝流程中，測試該試驗階段材料，以驗證，與現(xiàn)有的原始部件相比，是否該材料也能符合同樣嚴格的安全要求。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/41871.html
在將此類化學回收材料推向市場的試驗取得成果進展之前，采用新型高檔材料意味著捷豹路虎能夠在所有車型中使用從國內(nèi)回收而來的塑料，同時車輛的質(zhì)量和安全性能不會受到任何影響。
捷豹路虎表示，這是該公司致力于應對塑料垃圾挑戰(zhàn)的最新努力。該公司還與丹麥紡織品牌克瓦德拉特(Kvadrat)合作，為顧客提供豪華且可持續(xù)的座椅選擇。
展開 繼中國實行了“禁止洋垃圾入境”的相關條例后，歐洲發(fā)達國家的垃圾處理便陷入困難，其中對于超市使用的包裝的回收更是混亂又困難。
根據(jù)英國消費者協(xié)會研究和咨詢慈善機構的一份報告顯示，英國大型連鎖超市使用的包裝中，有一半以上無法被輕易回收。
該報告分析了一家典型的家庭商店的46種流行商品的包裝，這些商品來自阿爾迪、阿斯達、Co-op、冰島、利德l、瑪莎百貨、莫里森、奧卡多、森寶利、樂購和維特羅斯超市。
玻璃纖維展會https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16020.html
然后，該公司將每件物品的包裝分解成各個組成部分，并評估每件物品是否可以輕易回收。包括紙板、玻璃和塑料在內(nèi)的可直接放入家庭回收箱的包裝物的平均比例僅為52%。
該慈善機構還發(fā)現(xiàn)，42%的超市包裝要么貼錯了標簽，要么根本沒有貼，這使得消費者很難正確處理這些包裝，并增加了最終進入垃圾填埋場的可能性。
根據(jù)這項調(diào)查，莫里森是最嚴重的違規(guī)者，因為包裝的數(shù)量不便于家庭回收，并且許多產(chǎn)品都帶有不可回收的塑料薄膜。報告發(fā)現(xiàn)，使用可回收包裝的最多的超市是樂購和威特羅斯，只有40%的包裝不容易被回收。
該組織呼吁英國政府讓回收標簽變得簡單、清晰并賦予一定的強制性，確保必要的基礎設施到位，讓每個人都能把回收作為一件輕而易舉的事，不管他們住在哪里。
家庭產(chǎn)品和服務主管Natalie Hitchins說，“我們的研究表明，有更多的超市和制造商可以采取措施，確保他們使用的任何包裝都是最小限度的、可回收的，并且貼有正確的標簽，這樣消費者就能確切地知道他們?nèi)绾?em>回收這些包裝。”
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然而，傳統(tǒng)石油基塑料因回收困難（殘留油性物質(zhì)干擾循環(huán)流程）和持久性污染問題，難以滿足新時代的環(huán)保要求。
然而，熱固性塑料很難回收，潛在問題諸如毛邊、燒焦和冗長成型周期都構成RIM產(chǎn)品與制程開發(fā)的主要挑戰(zhàn)。
Moldex3D RIM模塊提供真實三維解決方案，其應用涵蓋分析各類熱固性材料，例如不飽和多元酯(unsaturated polyester)、聚氨酯(PU)、液態(tài)硅橡膠(liquid silicon rubber)及利用環(huán)氧樹脂(epoxy)的精密芯片封裝之射出成型。
? 鏈接器制造時的塑料遞降分解：針對新塑料及回收塑料制訂塑料質(zhì)量檢測標準程序，確保生產(chǎn)過程質(zhì)量穩(wěn)定。
? 檢測塑料聚合物，以達更佳電磁效能：輔助微波傳送裝置的塑料材質(zhì)鑒定，改善質(zhì)量。
? 幾何平衡多模穴模的流道平衡設計：透過MeltFlipper?流道平衡技術改善幾何模具設計，以平衡流道和改善質(zhì)量
共射出成型制程此特色被廣泛用在粉碎和回收塑料上，將回收的塑料再用于第二射的核心塑料使用，對環(huán)境和成本帶來許多效益。此外，該制程能夠以高沖擊塑料作為核心材料提升產(chǎn)品強度和效能。
然而，熱固性塑料很難回收，潛在問題諸如毛邊、燒焦和冗長成型周期都構成RIM產(chǎn)品與制程開發(fā)的主要挑戰(zhàn)。
Moldex3D RIM模塊提供真實三維解決方案，其應用涵蓋分析各類熱固性材料，例如不飽和多元酯(unsaturated polyester)、聚氨酯(PU)、液態(tài)硅橡膠(liquid silicon rubber)及利用環(huán)氧樹脂(epoxy)的精密芯片封裝之射出成型。
結語
本研究透過不同回收次數(shù)之PP塑料進行射出成型特性、模穴壓力、黏度因子與拉伸強度等變化趨勢作為探討主軸，提供產(chǎn)業(yè)了解在不同回收次數(shù)下之塑料特性，以支持產(chǎn)業(yè)需求。
此外，循環(huán)再利用塑膠材料可能來自不同的回收場域，回收塑料本身會隨批次不同，而有不同的特性（如黏度、密度、成型特性等），造成業(yè)者在進行回收塑料射出成型加工時，產(chǎn)品質(zhì)量與特性容易產(chǎn)生極大的差異性與挑戰(zhàn)。
我們在相關領域的資質(zhì)及實踐：
工業(yè)（再生塑料）產(chǎn)品質(zhì)量控制和技術評價實驗室廣東省塑料綠色低碳循環(huán)工程技術研究中心參與編制《再生塑料物理回收碳排放計算標準》，《消費后塑料中可遷移元素的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）》等團體標準參與該領域國家重點研發(fā)計劃項目開發(fā)再生塑料鑒別技術對廢舊聚酯類塑料的高質(zhì)量化學回收，產(chǎn)品獲德國萊茵TüV全球首批再生塑料化學回收認證證書為眾多世界五百強企業(yè)提供服務
圖1：塑料不同含水率的差異
回收料添加比例的影響
回收料是從廢料、廢棄塑料制品中回收再利用的材料。添加回收料可以降低成本并減少對環(huán)境的影響。然而，回收料的添加比例對成型過程和成品質(zhì)量具有重要影響。較高的回收料添加比例可能會導致材料的物理性能下降，如強度和耐熱性的降低；材料的黏度下降，容易發(fā)生流延、毛邊等問題。
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成果掠影
為了應對全球塑料回收的迫切需求，美國東北大學鄭義教授課題組利用回收的泡沫塑料和普通的打印紙來制造具有優(yōu)異自冷卻能力的泡沫-紙復合材料（FPC）。高漫反射 PS 泡沫顆粒與纖維打印紙的結合，使FPC太陽光譜反射率達到 96%，在太陽直射下平均產(chǎn)生8.4 °C的溫降和90 W/m
2的冷卻功率。
另外，微發(fā)泡制程較一般射出制程有較短的生產(chǎn)周期，其產(chǎn)品因使用氣體作為發(fā)泡媒介而兼具制程環(huán)保、產(chǎn)品輕量化的優(yōu)點且產(chǎn)品塑料可回收。
