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貴州全務(wù)環(huán)??萍加邢薰?br />
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地址:貴州省貴陽市白云區(qū)白云南路185號(創(chuàng)吧傳媒內(nèi))
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聚苯乙烯(PS)泡沫塑料作為電子電器減震包裝、食品保鮮包裝的主要包裝材料被大量使用,這些一次性包裝材料造成嚴重的“白色污染”。
傳統(tǒng)的PS泡沫塑料回收再生主要是采取熔融擠出造粒的生產(chǎn)工藝,然而聚苯乙烯泡沫廢塑料因自然老化和多次熱加工的熱力學(xué)歷程,會發(fā)生不同程度的熱降解,局部分子鏈發(fā)生斷鏈,其性能較新料至少降低了30%,得不到很好利用,故改善提高聚苯乙烯廢塑料力學(xué)性能的創(chuàng)新意義重大。
上海英科實業(yè)有限公司成立于2002年,是一家專業(yè)聚苯乙烯泡沫塑料回收和再生應(yīng)用的高科技企業(yè),現(xiàn)達年回收廢舊PS泡沫塑料5萬多噸,年產(chǎn)120萬箱仿木框線規(guī)模,相當(dāng)于每年可避免200萬顆樹木被砍伐。
創(chuàng)新思路
目前,改善聚苯乙烯泡沫廢塑料力學(xué)性能的方法主要是添加一種或幾種改性助劑,添加的改性助劑主要有:
1、橡膠類,該類彈性體可顯著提高廢塑料的韌性,但剛度、拉伸強度和加工性能又有不同程度的降低,且此類改性劑價格較高。
2、納米無機粒子,利用納米材料自身獨特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng),可對廢塑料內(nèi)部的缺陷進行極好的修飾,從而大幅度提高了廢塑料材料的強度、韌性等。上述兩類助劑是通過物理共混改性,利用加入助劑自身的特點改善聚苯乙烯廢塑料的性能。
本文作者李志杰。
本創(chuàng)新方案研發(fā)生產(chǎn)的聚苯乙烯廢塑料改性劑為分子鏈調(diào)節(jié)劑,該分子鏈調(diào)節(jié)劑可以在螺桿中與聚苯乙烯廢塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),減少聚苯乙烯廢塑料中的分子缺陷,可從分子鏈微觀角度改善分子結(jié)構(gòu),提高聚苯乙烯廢塑料的力學(xué)性能。
從經(jīng)濟效益考慮,廢舊塑料回收行業(yè)最大的優(yōu)勢在于成本低,在目前塑料原料價格基礎(chǔ)上進行比較,用廢塑料再加工制成的產(chǎn)品成本,僅為正品原料制成品的50%左右。
創(chuàng)新過程
本技術(shù)采用了具有特殊結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精為包覆劑,該包覆劑具有空腔結(jié)構(gòu),內(nèi)腔具有疏水性,外表面具有親水性,可與一些物質(zhì)形成包合物。
在超聲波的作用下,引發(fā)劑可均勻地分散在空腔的內(nèi)側(cè),在常溫條件下,該包覆結(jié)構(gòu)基本上處于穩(wěn)定狀態(tài),發(fā)揮不了引發(fā)劑本身的活性。
但是在高于100℃時,環(huán)糊精內(nèi)腔的引發(fā)劑將會逐步釋放出來,與苯乙烯單體或低分子量PS不定向的自由基聚合,減少PS廢塑料中的分子缺陷,故在使用過程既可以保證引發(fā)劑起到增加分子鏈長度的效果,又不會因反應(yīng)劇烈而導(dǎo)致分子鏈的缺陷。
在聚苯乙烯廢棄泡沫塑料再生加工過程中,添加3%分子鏈調(diào)節(jié)劑制備的材料的力學(xué)性能
該創(chuàng)新生產(chǎn)工藝經(jīng)濟適用、方便快捷,能夠連續(xù)大批量生產(chǎn),在聚苯乙烯廢塑料回收造?;蚣庸み^程中加入該分子鏈調(diào)節(jié)劑,材料的力學(xué)性能可提高25%左右,制得產(chǎn)品性能基本上達到新料的標(biāo)準(zhǔn)。
由于本項目的制備工藝過程中,使用了具有特殊空腔結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精,在超聲波的條件下,可以成功地包覆引發(fā)劑,在常溫下,環(huán)糊精內(nèi)腔內(nèi)的引發(fā)劑非常穩(wěn)定,故提高了分子鏈調(diào)節(jié)劑的保存時間,并且保證在使用過程也不會發(fā)生劇烈反應(yīng)。
在聚苯乙烯廢塑料熱加工過程中,加入分子鏈調(diào)節(jié)劑,在高溫條件下(高于140℃),環(huán)糊精內(nèi)腔中的引發(fā)劑逐漸釋放出來,與苯乙烯單體或聚苯乙烯發(fā)生不定向的自由基聚合,進而使得分子量增長。故可以顯著提高材料的物理化學(xué)性能,它的出現(xiàn),可能將會開辟聚苯乙烯廢塑料回收和應(yīng)用領(lǐng)域改性的一個新方向。
創(chuàng)新成果
本創(chuàng)新技術(shù)較傳統(tǒng)的技術(shù)有了極大的提升,再生PS產(chǎn)品純凈度可以達到99%,產(chǎn)品外觀、性能已與新料無異。項目產(chǎn)品PS再生粒子經(jīng)通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司(SGS)檢測證明:產(chǎn)品合格,符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19645-2013《塑料聚苯乙烯再生改性專用料》和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/0305ZYK 001-2014《聚苯乙烯(PS)再生粒子》的要求。
經(jīng)教育部科技查新工作站(L06)查新結(jié)果:“課題的創(chuàng)新點具有一定的國內(nèi)外新穎性,與國內(nèi)外同類研究相比,具有國際先進水平”。同時通過了工業(yè)和信息化部科技成果鑒定,被列為國家火炬計劃項目產(chǎn)業(yè)化重點項目,項目編號2011GH060329。
本項目被認定為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項目,項目等級A、技術(shù)貢獻系數(shù)0.90,項目編號201204263。且被評為2014年度上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化百佳項目。2014年獲得了上海市科技進步獎。2018年獲得上海市重點產(chǎn)品質(zhì)量振興攻關(guān)成果二等獎。
基于本項目核心技術(shù),項目組獲得了3項專利,其中授權(quán)發(fā)明專利項,實審發(fā)明專利1項,授權(quán)實用新型專利1項。形成了1項國家標(biāo)準(zhǔn),1項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)表論文2篇。
經(jīng)濟效益:本創(chuàng)新技術(shù)在公司各個生產(chǎn)基地得到推廣應(yīng)用,達到良好效果,2018年共回收5萬噸廢舊PS泡沫,實現(xiàn)銷售收入10億元。
環(huán)境效益:相關(guān)研究標(biāo)明,1立方米木材可以吸收1.83噸二氧化碳,1噸聚苯乙烯仿木線材替代2.5立方米木材。聚苯乙烯仿木線材的原材料為廢舊聚苯乙烯泡沫,如按常規(guī)處理方式將這些廢舊聚苯乙烯泡沫焚燒,每焚燒1噸廢舊聚苯乙烯泡沫將會有2噸二氧化碳產(chǎn)生。
因此1噸聚苯乙烯仿木線材替代天然木材就可實現(xiàn)減排二氧化碳6.5噸。另外,每生產(chǎn)1噸聚苯乙烯需消耗3噸石油能源。本技術(shù)成果的應(yīng)用,每年回收再生并應(yīng)用5萬噸廢舊聚苯乙烯泡沫,相當(dāng)于減排33萬噸二氧化碳、節(jié)約15萬噸石油能源、節(jié)約13萬立方木材資源。
創(chuàng)新經(jīng)驗
建立研發(fā)管理體系,提高創(chuàng)新項目的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用水平,并在具體研發(fā)過程中實施有效的技術(shù)管理,分為三個層次:
•第一個層次是技術(shù)委員會的技術(shù)管理,包括:①指導(dǎo)創(chuàng)新項目研發(fā)技術(shù)管理體系的建立;②研發(fā)技術(shù)發(fā)展情況的監(jiān)督檢查和規(guī)劃實施;③審批項目的技術(shù)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);④開展項目技術(shù)評審工作;⑤重大技術(shù)問題的處理;決定新技術(shù)的推廣應(yīng)用等。
•第二個層次是技術(shù)中心的創(chuàng)新技術(shù)管理,包括:①日常研發(fā)技術(shù)管理;②技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化及應(yīng)用管理;③組織開展各階段的評審工作;④技術(shù)交流管理。
•第三個層次是具體創(chuàng)新項目研發(fā)過程中的技術(shù)管理,包括:①在項目不同階段進行的階段方案設(shè)計管理;②方案總體設(shè)計和詳細設(shè)計的內(nèi)部審查;③階段輸出文件管理;④制造和測試技術(shù)支持和協(xié)作管理;⑤技術(shù)數(shù)據(jù)的歸檔管理。與高校建立產(chǎn)學(xué)研合作,加快創(chuàng)新體系建設(shè)。
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