TPE回收再利用的机遇与挑战

作者：    来源：CPRJ 中国塑料橡胶

欢迎访问e展厅 展厅 3 橡胶/轮胎展厅 天然橡胶, 橡胶颗粒, 硫化硅橡胶, 硅胶, 热塑性弹性体, ... 热塑性弹性体（TPE）是一种兼具橡胶高弹性和热塑性塑料加工性的高分子材料。TPE具有良好的外观质感、较高的拉伸强度和断裂伸长率、良好的电绝缘性和耐电压性、突出的防滑性、耐低温性、耐磨性和耐候性等性能。在生产方面，TPE不同于传统硫化橡胶，加工简便，不需硫化，可用塑料加工设备进行生产，如注塑、挤出、压延、流延及吹塑等。TPE的这些性质引起了人们的极大关注，使其在过去的几十年中取得极大的发展，产品种类不断增加，商业化水平持续提高，市场需求量和使用量也以惊人速度增长。 中国TPE市场在“十一五”期间的年均增长率为13.1% ，预计“十二五”期间的增幅会有所降低，但仍能保持年均8%左右的高增长速度。届时，中国将依然是世界上最大的TPE生产和使用国。 回收利用不容忽视 随着TPE市场用量的增大，回收利用的问题也逐渐引起人们的关注。绝大部分的TPE废弃物（边角料和报废的各类产品）在自然环境中不易分解，严重威胁土地、空气、水源等人们赖以生存的自然资源安全。TPE的回收利用不仅避免污染环境，而且节省资源，扩大原材料的来源，缓解未来石油短缺的能源危机。 典型TPE材料之回收 为了满足生产边角料以及用后废旧TPE高效回收的要求，针对TPE回收，不同厂家已陆续开发出一些相应的回收技术。下面具体介绍几个热塑性弹性体回收利用的案例。 TPE/PP共混物 TPE最大的应用市场是汽车制造，其市场用量的不断增加决定于汽车行业的蓬勃发展，相对应的是，TPE回收的最大市场也是汽车弹性体部件的回收利用。 据统计，中国2011年民用汽车保有量已突破1亿辆，汽车报废量超过400万辆，预计2020年报废量将超过1400万辆。这么大的废弃量给废旧TPE的回收提供了巨大的发挥空间。 保险杆的回收最具有代表性。汽车保险杠大量采用热塑性塑料和热塑性弹性体的共混物，如三元乙丙橡胶/聚丙烯（EPDM/PP）、聚丙烯共聚物/合成橡胶、聚烯烃热塑性弹性体/聚丙烯(POE/PP)等，其中POE/PP体系较多。 对汽车保险杠的回收，首先需要采用分选技术。国外已实现分选的自动化、智能化，可根据保险杠材料的密度、透光性等差异，高效率地分离出不同成分，用于下一步回收加工。 熔融法是对分选后的粉碎料，直接熔融加工造粒，制作外观和性能要求不高的产品，如填充母料的载体、防尘仪表板、空气过滤器外壳、地下的土工格栅、护坡植草的绿网、建筑材料和防水材料等。或者添加一些改性材料，制备某些性能改善的复合材料，如添加玻璃纤维和PBT可以提高复合材料尺寸稳定性和热稳定性。值得注意的是熔融法回收汽车保险杠必须先脱除涂膜，否则将降低回收料的耐冲击性和断裂伸长率。 热解法可制得液体碳氢化合物、水煤气等，也可制得燃料油和燃料气，取代污染严重的煤。目前国外的技术比较成熟，国内还有一定差距。 热塑性聚氨酯（TPU） 热塑性聚氨酯制备的产品日益增多，如汽车防护板、电缆外套、鞋底、铁轨垫板、轮胎等，随之产生的废旧产品回收用问题也摆到人们面前。 目前已有很多废旧TPU回收利用方法的研究，总结下来有以下三种。 一是物理法：对废旧TPU进行筛选、清洗、粉碎后，以本身作为基体材料，被其他材料改性或者作为其他材料的添加剂或改性剂，如聚氯乙烯（PVC）、丁腈橡胶（NBR）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）等，再采用热压成型、粘合加压成型、挤出成型等工艺制备不同用途的产品。 该方法简单直接，不产生二次污染，回收成本较低，但回收后性能有所下降，主要应用于性能要求不高的低档产品。国内外的技术差距体现在分拣和处理技术的差距上，中国主要还是手工分拣，国外已实现机械化和智能化。 二是化学法：添加不同催化剂分解废旧TPU制备原料单体，如多元醇、异氰酸酯、胺等。化学法归纳起来有六种：醇解法、水解法、碱解法、氨解法、热解法、加氢裂解法。醇解法研究得最多，技术比较成熟，且已形成一定的工业规模。 化学分解TPU的经济效益相对其他方法更高，但技术要求也高，如降解产物的分离与提纯、回收效率和再利用性能、产生的有毒副产物的抑制等。 三是能量法：废旧TPU可作为煤、石油、天然气的替代燃料，用于发电或水泥焙烧等。但是聚氨酯的燃烧存在二次污染问题，在解决不好废气回收难题的情况下，不建议使用。 对于废旧TPU的回收利用，以产前投入的经济角度看，这三种技术中，物理法直接回收利用相对简单实用，投入低，生产成本小，技术更易掌握，更能吸引人们的关注。 废旧TPU的来源主要是工厂废料（边角废料、模具溢出料）和废弃垃圾。 工厂废料的回收：相对容易，可以不出工厂，直接利用现有设备对其进行回收。具体过程和工艺：一是将生产过程中的边角料和溢出料直接添加至新的TPU中一起热熔造粒，制备新产品，添加量约为20%左右。 另一种是回收残次品，这个相对复杂一些。首先粉碎、分拣，再熔融过滤，去除漆皮、玻璃纤维等杂质后，投入挤出设备中造粒。针对工厂废料的回收，为了降低回收难度和节约成本，建议厂家尽量增大产品中热塑性聚氨酯材料的百分比，减少材料的种类数量，来降低分拣难度，方便回收利用。 废弃垃圾中TPU的回收：难度较大，但对环境保护意义重大，研究也很多。如回收后的废旧TPU粉碎后可用作田径赛场，多用途场地等场所的弹性层或表面材料；带皮的TPU废料可以用三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）进行混合改性，通过挤出机造粒，再采用注射成型、挤出成型或压延成型进行加工，制得相应的制品；德国Bayer公司研究的软质微孔PU泡沫废料回收：首先将材料粉碎成合适粒径的粉末，再掺混到新TPU中，在挤出成型机中造粒，注射成型制造鞋底等制品。 此外，TPU 废料的粉末也可作为填料或改性剂用于其他热塑性树脂中，如聚氯乙烯（PVC）、丁腈橡胶（NBR）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）等。 TPE回收之机遇与挑战 随着社会、科技和经济发展，利用废旧TPE制备新产品的种类将越来越多，应用领域变广，生产成本降低，回收废旧TPE将会变得越来越有利可图。预计在不久的将来，废旧TPE回收比例将达到废旧塑料的水平，成为各国经济、社会、环境可持续发展的重要选择。 但是，目前TPE回收还面临着技术、成本和市场推广的问题。如怎样精确分拣废旧材料；如何减少和处理回收利用过程中产生的废气、废水；如何降低回收成本；怎样进一步扩大再利用的范围和提高使用档次等；如何利用市场经济手段促进废旧TPE的回收利用等。 要解决这些问题，就需要相关行业人员从新产品的配方和结构设计、废旧TPE的回收工艺到再利用的技术进行进一步的研究。(end)

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