聚丙烯回收:关键过程
聚丙烯(PP)作为全球生产量最大的通用热塑性塑料之一,广泛应用于包装、汽车、家用电器等领域。随着塑料制品消费的持续增加,聚丙烯的回收过程已成为缓解资源短缺和环境污染的关键技术。
目前主流的PP回收过程主要包括两个核心环节:高温杂质去除和真空固化。通过一系列操作,回收的PP可以与原料PP按50%的比例混合,以实现高效的资源循环。
在PP回收的第一步——高温杂质去除中,将废塑料加热至250°C具有重要意义。这个温度范围可以有效使附着在PP表面的有机杂质(如油墨、涂层、粘合剂)发生热分解和挥发,同时融化混合的低熔点杂质,如PE(聚乙烯)和PS(聚苯乙烯)。
这些杂质可以通过机械搅拌和空气冲洗从PP中分离出来。值得注意的是,250°C接近PP的热分解温度(约300°C),但在实际操作中,加热时间和加热速率将严格控制,并在惰性气体(如氮气)的保护下进行,以防止PP降解,确保其分子链结构的完整性。
高温杂质去除后,PP颗粒仍含有小的挥发性分子、降解产物和残留催化剂残留物,这将影响再生PP的性能,因此有必要进入真空处理环节。
在真空环境下,通过降低系统压力,残留分子的沸点显著下降,即使在相对低的温度140°C下,它们也可以迅速被蒸发并从系统中提取。140°C介于PP的玻璃化转变温度(约-10°C)和熔点(165°C)之间。
此时,PP处于高度弹性状态,有利于小分子的扩散和解吸。随着小分子的去除,PP逐渐冷却并固化,其结晶度和机械性能得以恢复和优化。
以50%的比例混合再生PP和原料PP,可以在确保产品性能的同时实现显著的经济和环境效益。从性能角度来看,原料PP具有优良的机械性能、抗化学腐蚀性和加工性能,而再生PP在分子量分布和纯度上略显不足,但通过合理配比,两者可以实现互补性能。
例如,混合材料在抗拉强度和弯曲模量等关键指标上,仍能满足大多数包装和注塑产品的使用要求。在成本方面,再生PP的价格仅为原料PP的60%-80%,而50%的混合比例可以有效降低企业的原材料成本。
此外,这种混合方法大大减少了对化石原材料的依赖。每使用一吨再生PP,相当于减少2.5吨的二氧化碳排放,有助于实现“双碳”目标。
然而,聚丙烯回收过程仍面临许多挑战。首先,废塑料的来源复杂,不同产品的PP等级和添加剂系统差异很大,导致在回收之前需要进行精细分类和预处理。其次,高温处理过程不可避免地会导致PP分子链的部分断裂,影响回收材料的综合性能。
未来,随着近红外光谱分拣技术和微波辅助热解技术的发展,预计将实现更高效的分拣和温和的处理条件。同时,通过添加链扩展剂和相容剂等添加剂,可以进一步提高回收PP与原料PP混合后的性能稳定性,促进聚丙烯回收技术向高价值和绿色方向发展。
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