侶葛丈志唐富也侶葛丈志唐富也塑料成型工藝一-一發泡聚苯乙烯(EPS)的回收學號：姓名： 楊勇成績：2012年4月摘要：發泡聚苯乙烯又名聚苯乙烯泡沫，也叫泡沫塑料，簡稱EPS,它是由聚苯乙烯、阻燃劑和發泡劑組成，是一種用途廣泛的新型材料,主要用于包裝、保溫領域在家用電器、儀器、儀表、工藝品及其它易損貴重產品的包裝及近年來迅速發展的快餐食品包裝中應用較廣。但由于產品為一次性使用，用后若隨意丟棄，容易造成環境污染，而且在水中或泥土中多年不腐爛，影響市容及農作物的生產；若集中堆放，占地面積大，不利于防火；若將其當作廢料燃燒，會產生一種刺鼻的黑煙，對環境造成嚴重危害。本文旨在講述回收廢EPS的科學方法、技術與應用，提高聚苯乙烯的回收利用價值，保護環境。關鍵詞：發泡聚苯乙烯回收新型材料環境污染利用價值發泡聚苯乙烯(EPS)的回收發泡聚苯乙烯又名聚苯乙烯泡沫，也叫泡沫塑料，簡稱EPS,它是由聚苯乙烯、阻燃劑和發泡劑組成，是一種用途廣泛的新型材料,主要用于包裝、保溫領域在家用電器、儀器、儀表、工藝品及其它易損貴重產品的包裝及近年來迅速發展的快餐食品包裝中應用較廣。大家所熟知的模塑包裝泡沫、建筑絕緣材料、盛蔬菜和魚的板條箱、公共餐飲業和快餐店的盤子和飯盒等，都是由EPS制成。但由于產品為一次性使用，用后若隨意丟棄，容易造成環境污染，而且在水中或泥土中多年不腐爛，影響市容及農作物的生產；若集中堆放，占地面積大，不利于防火；若將其當作廢料燃燒，會產生一種刺鼻的黑煙，對環境造成嚴重危害。具有諷刺意義的是，EPS的一些有價值的特性阻礙了對它的廣泛回收。它的質量較輕意味著在定點可回收的材料量非常有限，如快餐店或學校餐廳每星期平均產生的廢EPS包裝材料量只有45kg。這個量很難保證相關的運輸成本和隨后的機械回收費用。而且，EPS用語各種形式的產品，使消費者很難辨認。那么，發泡聚苯乙烯該如何回收呢？日本從七十年代開始首先進行對EPS廢料工業化處理和利用的研究，隨著塑料工業的迅速發展，EPS塑料的產量日益增加，僅我國年產量就在約十萬噸以上，因此對廢EPS塑料的回收利用已引起人們的足夠重視，并先后在不同領域內開展研究工作，先后取得了不錯的進展。（一）、EPS的回收技術手段為了給大家更好的理解廢EPS塑料的回收利用，我們先來介紹一下在回收過程中常用的技術手段。1、 EPS泡沫的壓實大多數EPS回收過程中的一個重要部分是泡沫的壓實，以便它能夠方便地運輸、計量和搬運。EPS泡沫的壓實涉及到泡孔結構的完全或部分坍塌。為了使容積密度增加，排除泡孔中的空氣是必要的。現在很多公司設計開發了一系列專門用于EPS等松散物料壓實的設備。這種EPS壓實機可以大大減少EPS泡沫的占用空間，方便EPS泡沫塊的回收和運輸。應用這種泡沫壓實機，把EPS泡沫材料壓縮成密度比較大的塊狀，可以大大降低運輸成本，方便進一步再生處理或占用較少的垃圾填埋空間。廢EPS的粉碎EPS的回收最簡單的方法是泡沫的粉碎。來源于廢棄包裝材料的EPS可被粉碎用來生產分級的EPS泡沫碎片。制得的EPS泡沫碎片粒徑為1—50mm，這取決于旋轉切斷機的類型。生產不同的粒徑等級以適用于特定的場合。廢EPS泡沫經過適當粉碎可作為土壤改良劑（粒徑范圍為4—8mm）、堆肥助劑（粒徑范圍為6—12mm）、也可用作田地排水系統（粒徑范圍為8—25mm）和排水管覆蓋層（粒徑范圍為25—50mm）.（二）、EPS的回收形式1、 EPS的機械回收聚苯乙烯泡沫塑料是熱塑性塑料，回收的EPS將會重新制成聚苯乙烯.民用EPS泡沫通常以袋裝形式用半掛拖車運送到機械回收廠。一旦檢查完卸下的廢EPS后，就通過手工分離除去雜質，如紙、金屬、其他的聚合物和食品殘渣。然后將聚合物粉碎成絨狀物，隨后進入洗滌和干燥過程。絨狀物首先通過離心干燥出去大量的水，再通過對流加熱干燥。接著采用擠出機壓縮并將絨狀物加熱到205r，最后通過帶花邊的口模擠出并制粒.制粒是指用EPS壓縮機和回收造粒機將EPS廢料轉化為PS顆粒，用于制造塑料制品，如衣架、花盆、錄影帶、家具、建筑材料或保溫材料等。無論是哪種方式，回收EPS前提都需要進行壓縮，才能降低整個回收流程的成本。★ 機械回收EPS過程中的降解：在EPS的機械回收過程中，由于壓實過程中的局部過熱或者再次配合導致的熱歷史會使聚合物發生部分降解。這種降解可由顏色變黃和產生氣味（由于乙醛降解產物的生產）而證實。變色是阻燃劑改性的EPS所特有的問題，由于這些添加劑是溫度敏感型的，能在聚合物再加工過程中分解。值得注意的是，由于民用EPS已應用食品行業，因此，不好的氣味也可能是食品殘渣及油脂或者食用油殘余物的存在導致的。用于EPS中的添加劑在機械回收過程中也會出現降解和腐蝕問題。例如，在EPS的回收過程中含鹵阻燃劑會形成鹵化氣體，在水存在的情況下這些氣體會形成酸，從而導致加工設備的腐蝕。此外，EPS的分子量會下降并最終影響到材料的機械性能，潤滑劑如金屬的硬脂酸鹽也會與阻燃劑和成核劑反應而使泡孔結構失控。2、EPS的溶劑回收一種比較新的回收EPS的方法是將EPS聚合物溶解在檸檬油精中。檸檬油精是從柑橘類水果皮中提取的可生物降解的溶劑（即橘皮黃酮）。當這種溶劑噴到EPS泡沫上時，EPS泡沫放出氣體，并轉化成密度比原始發泡材料高很多倍的凝膠狀材料。d-檸檬油精這種溶劑能夠安全地溶解EPS并且幾乎不影響聚合物的使用性能。d-檸檬油精的結構和性能如圖所示：分子式C10H16分子量136.24

結構式c5H3C^^CH2相對密度（20°C）0.844粘度（25C）/mPa.s0.98凝固點-97C沸點175.?179C折光率1.473閃點48C自燃點237C無色液體。易燃。有刺激性。有愉快的檸檬香味。能與乙醇混溶，不溶于水。由于它能通過卡車大量運送到塑料回收廠中，因此使用這種溶劑能夠顯著地提高運輸廢EPS泡沫的經濟效果。通過網式過濾器過濾凝膠來純化廢PS，不僅能夠出去粒子狀的雜質如土，也能夠除去其他的聚合物，這是由于這些物質不溶于檸檬油精。凝膠過濾后，通過將第二種溶劑（嚴格來說是非溶劑）加到混合物中使純化的PS沉淀。最后采用離心分離將這3種組分分離，使PS脫氣并擠出，溶劑蒸發并回收重復使用。用于EPS回收的d-檸檬油精工藝有下列優點：作為天然的溶劑，d-檸檬油精是絕對安全的，是無毒的；由于在溶解和壓實過程中不加熱，因此聚苯乙烯的物理性能幾乎沒有下降；EPS的體積降為原始體積的1/25，這大大節約了運輸成本；d-檸檬油精可以回收并反復使用多次；由于只將EPS浸泡在d-檸檬油精中而使其溶解，因此加工過程中幾乎不需要能量；值得注意的是，盡管d-檸檬油精是有機精制油，但從阻燃角度來說它是安全的。實驗證明，將點煙的香煙扔進含有20%EPS溶解物的檸檬油精溶液中，溶液不會燃燒。3、EPS的焚燒，回收能量當大量的EPS機械回收不能產生可觀的經濟效益時，焚燒EPS廢物并回收能量是可行的方法。廢焚燒法回收熱能是將廢棄聚苯乙烯塑料置于特殊的焚燒爐中燃燒回收熱量，以替代部分燃料。聚苯乙烯的熱值高達4600kJ/kg，超過了燃油平均4400kJ/kg的熱值，換句話說，IkgEPS泡沫產生的熱量等于1.2—1.4L燃料油產生的熱量，從而可部分替代煉鐵、發電、燃燒鍋爐的燃料。燃燒法雖然可以獲得能量但需要使用專門的燃燒高爐，否則聚苯乙烯燃燒不充分會產生苯乙烯、二惡英等有害物質，對環境造成二次污染。焚燒法回收裝置成本較高，而且材料的使用價值也沒有得到充分的利用。（三）、回收EPS的應用1、 用于制造輕質建筑材料：用可發性聚苯乙烯的預發泡顆粒或以破碎成小塊的聚苯乙烯泡沫廢棄物為主體補加不同的填料，使用不同的粘結劑制成各種輕質的建筑材料。比如，用碎木絲為填料，以水泥為粘結劑，加水混合，然后模塑成各種形狀的輕質水泥隔板，或制成人造木材；內襯鐵絲支架制成的輕質泡沫板可以作為墻板、臺面，或裝飾板；用膨脹珍珠巖做填料能制成屋頂隔熱板；以泥土為粘接劑和填料，與聚苯乙烯泡沫顆粒等量均勻混合并壓制成型，干燥后煅燒，可制成供高層建筑用的輕質大砌塊，或地下滲、排廢水的透水管；以廢尼龍絲為填料可制成輕質抗彎澆鑄材料等等。這種回收方法工藝簡單，可回收量大，投資小，是一種較好的回收利用方式，唯一不足就是產品的技術附加值較小。2、 用于制造通用型聚苯乙烯：將聚苯乙烯泡沫廢棄物經高溫消泡冷卻后，機械破碎，擠塑成條，再切粒制成通用型聚苯乙烯。這種方法的主要問題是再生料的外觀可能是由于廢棄泡沫破碎前未洗凈以及在烘焙擠塑過程中局部溫度過高等原因而呈棕色，失去了新聚苯乙烯無色透明的特點。其抗沖擊性能也較差，只能用做一些低值塑料零件，很難與一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品媲美。3、 用于再制可發性聚苯乙烯：用廢棄?，泡沫循環再制EPS或再模制泡沫制品，應該說是廢PS泡沫最合理的利用方向。因為廢聚苯乙烯泡沫材料除表面受環境污染略變質外，內部還保持著原有聚苯乙烯泡沫的性能，這就為多次利用創造了條件。只有這樣，重新模塑或制造EPS才能最好地發揮聚苯乙烯泡沫的多方面優良特性。利用廢聚苯乙烯泡沫制造EPS或再模塑有下列幾種方法：第一，溶解聚合法。將廢烙泡沫材料溶解于苯乙烯單體中，加入分散劑使PS的苯乙烯溶液成珠粒狀懸浮在水中，加熱使其聚合，然后加發泡劑，繼續聚合制成珠粒發泡料。它的優點是利用廢烙代替了部分苯乙烯，可使成本降低，缺點是要消耗苯乙烯單體，同時也受到PS表面清潔度不穩定對引發劑活性的影響，很難制得均勻一致的產品。第二，球化發泡法。是將通用型的聚苯乙烯切成圓柱形粒料，懸浮在分散劑的水溶液中，加熱使圓柱體熔融球化，再降溫加壓加發泡劑，冷卻后經過濾、洗滌和低溫干燥制成珠粒本方法的關鍵在于原料的質量，否則難以保證新制EPS的質量。第三，珠粒破碎再模塑法。是在液體介質中選用合適的軟化劑，表面活性劑和消泡劑，將大塊廢PS泡沫選擇性地破碎到直徑4—8mm的球形珠粒，加發泡劑后再模塑成泡沫制品。本法工藝簡單，消耗的附加材料少，模制成品的各項物理性能與原廢料接近，而且投資小，效益大，值得推廣。4、 溴化改性制備阻燃劑。聚苯乙烯分子中含有苯環結構，苯環上的氫原子可被親電試劑取代。有人將回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗干燥后溶于二氯甲烷溶液中，在三氯化鋁催化下，與液溴發生親電取代反應而制得阻燃劑溴化聚苯乙烯。含溴量可高達6%，可作為聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃。與其它有機阻燃劑相比，溴化聚苯乙烯用量低，阻燃效果好，燃燒過程中不釋放惡英等有毒致癌物質，特別是與三氧化二銻并用，其協同阻燃效果更好，是一種性能良好的阻燃劑。用該工藝制備的溴化聚苯乙烯，性能可以與商品溴化聚苯乙烯阻燃劑相媲美，而且成本低。但因為阻燃劑本身的用量就不是很大，因此此法不能滿足大量廢PS的回收工作。5、熱分解技術：一方面，可裂解制造苯乙烯單體，即把廢聚苯乙烯泡沫塑料在加熱條件下，選擇合適的催化劑使其裂解生成苯乙烯單體。在苯乙烯供應比較緊張的情況下，利用聚苯乙烯泡沫廢棄物解聚制造苯乙烯，以滿足市場的需要，是一條合理的利用途徑。美國、法國、和日本等也進行過大量實驗，但未見有工業化的報導。解聚制造苯乙烯主要問題是苯乙烯的轉化率比較低，在較好的情況下也不過70%左右，一般僅在40%左右，轉化率低，不僅影響生產成本，而且留下的殘渣還給裂解設備的清洗和連續運轉造成困難。另一方面，可裂解制油。將泡沫塑料隔絕空氣加熱或在水汽下加熱分解可得到小分子量烴的混合物，再用催化劑分解重整，可得不含硫的汽油餾份和煤油餾份及部分氣體。1kg塑料可得1L油品，其余主要是殘炭。日本在這方面研究較多，我國在這方面也取得一定成效，現在正在進行產業化。6、接枝改性制備涂料。涂料的制備均由基料添加顏料經攪拌研磨而成。基料為成膜物，聚苯乙烯泡沫由有機高分子組成，經溶劑溶解以后可以作為涂料的基料，其耐水性和絕緣性良好。但用作基料制備的涂料附著力和成膜性很差，只要將其進行改性處理并添加適量的交聯劑，增塑劑，以改善其成膜性能及膜層質量，這樣就可以制成各類涂料。比如，將廢聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后溶于二甲苯中，加入引發劑，在一定溫度下滴入丙烯酸進行接枝改性反應，得組份甲；將石油瀝青溶于二甲苯，得組份乙；將水、乳化劑以及助劑混合均勻得組份丙；將上述三種成份在乳化釜中進行共乳化，制得防水涂料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子鏈上的接枝，不僅增強了涂膜的附著力，而且提高了乳液的穩定性。制得的涂料具有良好的耐熱性、低溫柔韌性和粘接強度。另外，用柔性的丙稀酸丁酯接枝在剛性的聚苯乙烯分子鏈上，可提高聚苯乙烯的柔韌性和附著力，與適當助劑配合，可制成性能良好的防腐涂料。參考文獻：1、【澳】約翰.沙伊斯著 《聚合物回收-―科學、技術與應用》 化學工業出版社2004.42、鐘世云許乾慰王公善編著 《聚合物降解與穩定化》化學工業出版社2002.123、韓寶仁朱元吉馮連勛編著 《塑料異型材制造原理與技術》 化學工業出版社2001.94、王建國編著 《高分子合成新技術》化學工業出版社2004.45、翟金平胡漢杰主編 《聚合物成型原理及成型技術》化學工業出版社2001.7附：英文文獻（一）、MechanicalrecyclingEPSintheprocess

ofdegradation----ByJohn.ShayiSiExpandedpolystyrene,alsoknownaspolystyrenefoam,alsoknownasfoam,referredtotheEPS,itismadeofpolystyrene,flameretardantsandblowingagents,isaversatilenewmaterials,mainlyusedforpackaging,insulationfield,awiderapplicationinthepackagingofhouseholdappliances,instruments,meters,craftsandothervulnerablevaluableproductsandtherapiddevelopmentinrecentyears,fastfoodpackaging.Moldedpackingfoam,knownasbuildinginsulationmaterials,cratesofofShengvegetablesandfish,publiccateringandfastfoodshops,platesandlunchboxesaremadefromEPS.However,duetoaone-timeuseproduct,used,thrownaway,likelytocauseenvironmentalpollution,andnotrotinthewaterorsoilformanyyears,affectingtheamenityandcropproduction;ifthefocusisstackedlargearea,isnotconducivetothefire;ifaswastecombustion,willproduceapungentblacksmoke,causingseriousharmtotheenvironment.Ironically,someofthevaluablefeaturesoftheEPShindereditswiderangeofrecycling.Thequalityoflessermeansareverylimitedintheamountofdesignatedrecyclablematerials,suchasfastfoodrestaurantsorschoolcafeteriasweekonaveragegeneratedwasteEPSpackagingmaterialisonly45kg.Thisquantityisdifficulttoensurethatthetransportationcostsandthesubsequentmechanicalrecyclingcost.Moreover,theEPStermsofproductsofvariousforms,sothatconsumersdifficulttoidentify.Becausealotoftransportingitbytrucktoaplasticrecyclingfactory,sotheuseofsuchsolventscansignificantlyimprovetheeconomiceffectsofthetransportofwasteEPSfoam.BycombfiltersgelpurificationofwastePS,notonlytogoouttotheparticle-likeimpuritiessuchassoil,canalsoremovetheotherpolymers,itisbecausethesesubstancesdonotdissolveinthelimonene.Gelfiltration,thesolventwillbethesecond(strictlyspeaking,non-solvent)isaddedtothemixturemanipulationprecipitationofpurifiedPS.Finally,thecentrifugalseparationofthesethreekindsofcomponentseparation,thePSdegassingandextrusion,solventevaporationandrecycledtobereused.EPSmechanicalrecyclingprocessduetolocaloverheatinginthecompactionprocessagainwiththeresultofthethermalhistorymakespolymerpartiallydegraded.Thisdegradationisconfirmedbytheyellowcolor,andodor(duetotheacetaldehydedegradationproductsinproduction).ThecolorisflameretardantmodifiedEPS-specificproblems,becausetheseadditivesaretemperaturesensitive,candecomposeinthepolymerprocessing.ItisworthnotingthatthecivilEPShasbeenappliedtothefoodindustry,anunpleasantsmellmayalsobecausedbythepresenceoffoodresiduesandgreaseorcookingoilresidueof.AdditivesusedintheEPSwillalsoappearinthemechanicalrecyclingprocessdegradationandcorrosionproblems.Forexample,thehalogen-containingflameretardantsinEPSrecyclingprocesstheformationofhalogenatedgases,thesegasesinthepresenceofwatertheformationofacid,leadingtocorrosionofprocessingequipment.Inaddition,themolecularweightofEPSwilldeclineandultimatelyaffectthemechanicalpropertiesofmaterials,lubricantssuchasmetalstearatewillbeflameretardant,andnucleatingagentresponse,leavingthefoamstructureoutofcontrol.ArelativelynewmethodofrecyclingEPSpolymerdissolvedinlimonene.Limoneneisabiodegradablesolventextractedfromcitrusfruitpeel(orangepeelflavonoids).WhenthesolventissprayedintotheEPSfoam,EPSfoamemitsgases,andtransformedintoadensitymanytimeshigherthantheoriginalfoammaterialofthegelatinousmaterial.D-LimonenesuchsolventscanbesafelydissolvedEPSandalmostdoesnotaffecttheusepropertiesofthepolymer.D-LimoneneprocessforEPSrecyclinghasthefollowingadvantages:QAsanaturalsolventd-Limoneneisabsolutelysafe,non-toxic;QAstheheatintheprocessofdissolutionandcompaction,sothephysicalpropertiesofpolystyrenealmostdidnotdecline;QEPSvolumereducedtotheoriginalvolumeof1/25,asignificantreductionintransportationcosts;Qd-Limonenecanberecycledandusedforseveraltimes;QasanEPSsoakedind-Limonenetodissolve,sotheprocessrequireslittleenergy;QItisnoteworthythat,althoughthed-Limoneneisorganicrefinedoil,buttheflame-retardantpointofviewitissafe.ExperimentsshowthatthecigarettelightercigarettethrownintotheLimonenesolutioncontaining20%EPSsolutes,thesolutionwillnotburn.（二）、RecyclingMystery:ExpandedPolystyrene ByKasenSeaverIt’stheeternalquestion:CanIrecycleexpandedpolystyrene?It’severywhere:Itholdsyourfood,securesitemsinpackages,providesinsulationinhomesandit’seveninyourbikehelmet.It’salsoknownasplastic#6,whichyou’veseenusedinplasticcupsandCDandDVDcases.Funfact:In2006,theAllianceofFoamPackagingRecyclersreportedthat56millionpoundsofEPSwererecycledthatyearalone.ThafsanastonishingamountconsideringthatEPSis98percentair.Here’sthething:Evenifyourcommunityrecyclesplastic#6,itmaynotacceptEPS.It’sasimilarcasetotheplasticbagconundrum,wheredifferentversionsofplasticsrequireseparaterecyclingstreams.Becauseit’ssolightweight,EPStakesup0.01percentofthetotalmunicipalsolidwastestreambyweight,butasyoumayhaveguessed,itsvolumeisagreaterproblemthanitsweight.Ittakesupspaceinlandfillsanddoesn’tbiodegrade.Ifyouhaven’trecycledEPSbefore,here’show:MethodsofRecyclingLikewementionedearlier,themostconvenientmethodforconsumersutilizescurbsiderecyclingprograms;however,duetotransportationcoordinationandcontaminationrates,mostcommunitiesdonothaveEPSrecyclingprograms.Butdon’tdespair;youhaveanumberofoptionsatyourfingertips:Drop-offsites-CheckEtofindwhereyoucanfindpolystyrenerecyclinginyourarea.MakesuretocalllocalsitesbeforehandtomakesureEPSisacceptedandinwhatform.IftheydotakeEPS,mostacceptpackingmaterialsbutnotfoodormedicalcontainers.Bringemptycontainersfreeoftape,labels,plasticfilm,etc.Asyouknow,contaminantscanruintherecyclingprocess.Mail-back-Ifadrop-offsitedoesn’texistinyourarea,youcanalsouseamail-backprogramsuchastheAllianceofFoamPackagingRecyclers.RemembertoremovealldebrisfromtheEPSbeforebreakingitintosmallerpiecesthatfitintoaboxforshipping.Reuseforloosefill-Whataboutpackingpeanuts?Theirsimplestreuseisinanotherpackageyouneedtoship.YoucanalsodonatethemtoUPSorothershippingstores,whowillgladlyreusethematerial.Notsurewheretogo?Calltheautomated,24-hourPeanutHotlineat800-828-2214tofindasitenearyourresidencethatwillreusethem.Largevolume-Workingwitharecyclingcompanyforpick-upserviceisbestifyourbusinessreceivesmassamountsofEPS.Companyrequirements