废弃高分子材料低碳再利用工程技术的研究与应用

于超群 何军拥

摘要：随着时代社会的不断发展，可持续成为人们密切关注的话题，如何应对越来越多的资源需求，为人类社会的发展提供帮助成为科技研究的重要方向。笔者对高分子材料的基础概念进行了介绍，并对高分子材料低碳再利用的方式进行分类探析，还对相关技术地进展展开综述，在其中着重介绍高分子材料低碳再利用的研究技术发展方向，以期为高分子材料的再利用，实现资源利用最大化贡献一份力量。

关键词：废弃高分子材料;回收利用;新资源

高分子材料以质量小、防水效能好、强度高以及成本低廉等优点在一众现代材料中脱颖而出。此外，高分子材料还具有成本较低以及可以通过添加不同成分被赋予更多性能的特点。这些特性使高分子材料在各个领域都得到了广泛地运用，比如国防建设、先进技术、基础建设等，高分子材料在其中都具有不可替代的地位。与此同时，与之伴随而来的还有越来越多的高分子材料运用导致的环境污染。目前，高分子材料的环境污染问题随着全球环境的恶化备受关注。如何有效地回收废弃的高分子材料并加以再次利用是本世纪的一大环保话题，本文依据高分子材料的回收利用现状，总结了高分子材料回收利用的研究应用，并提出相关措施，以期为其长远发展提供思路。

一、废旧高分子材料的类型

废旧高分子材料主要来源于居民生活废弃垃圾、工业生产废料以及生产中的废弃资料。工业废料是指高分子材料在加工生产过程中产生的边角料，或是无法被使用的残次品。废弃高分子材料的生活来源主要是居民在使用后抛弃的塑料袋以及其他塑料制品。生产资料废弃的高分子材料则是在生活垃圾以外的，同样被使用的高分子材料制品。这些废弃高分子材料由于用途不同，其回收利用的途径和方式也不同，从而影响了其再利用方式及再利用的成本和可行性，不利于废弃高分子材料的可持续利用。

二、废弃高分子材料的可持续利用方式

（1）设计出可持续利用的高分子材料

要想高效提升高分子材料的可持续利用效率，就要在高分子材料制作的最初阶段，考虑到其回收利用的问题，研制并生产易于可持续利用的高分子材料。日本的汽车公司，Toyoda就建立了相应的废旧汽车保险杠回收利用项目，并通过长时间的研究，通过可回收材料制造出了具备保险杠性能标准的保险杠。同时，该公司还研究了一种由聚丙烯和橡胶混合而成的新型高分子材料，即超级聚烯烃。这种材料与传统的橡胶增韧聚丙烯的材料不同，这种新型材料的橡胶中的晶体具备方柱形结构，能够对材料的抗压性起到增强作用，同时这种材料还具有相应的物理性能，能够快速进行回收利用。这家公司通过将这种既具备一定性能，又能够实现有效回收利用的材料大量应用于汽车的零件制造，能够有效推进高分子材料的可持续利用，并保护人类的生存环境，使汽车行业对环境的污染降到最低，在推动汽车行业发展的同时促进人类的可持续发展。

（2）高分子材料利用的多种新方法

不同材质的高分子材料需要采取不同的回收利用方法。例如，对于金属聚合类的高分子材料，人们可以采取电磁快速加热的方法，使金属类高分子材料的升温速度能够达到15度每秒，从而使金属与聚合物失去黏合作用，实现金属类高分子材料的回收利用。而对于聚酯、玻纤增强塑料以及聚酰胺复合膜这类高分子材料，人们常常采用超临界流体法来帮助回收利用。旧聚酯是一种缩聚物，能够通过碱性的水使其分解为化学物质，从而实现回收目的。采取超临界流体法来回收聚酯的优点是其分解速度快，且不需要催化剂就可以实现完全回收。对于玻纤增强塑料，超临界水可以有效破解玻纤的回收困难问题，仅需5分钟就可以将其分解为油状分子和玻纤，使其从高分子材料中脱离出来。此外，对于复合膜这种高分子材料，通过亚临界水来进行回收，能够将其中的PA6部分溶解于水，从而使PE分离，实现相应的高分子材料达到70%～80%的回收率。总之，超临界流体法能够有效回收这三种材料，实现高分子的可持续利用。此外，还有固相剪切挤出法、反应性共混法、热裂解、催化裂解以及多层夹心注塑技术等方法，来实现各类型的高分子回收利用。

（3）制造可生物降解的高分子材料

要想有效减少环境污染的危害，就要既对相关材料进行回收利用、降解处理，又要从生产端入手，减少有害材料的生产，并进一步生产利用可再生资源，满足需求。比如，相关研究人员可通过现有技术，利用可进行生物降解的高分子材料，例如纤维素、淀粉等，也可以通过制造具备生物降解特性的合成材料，实现回收利用，比如聚丙交酯，聚丁二酸丁酯等。这种材料的运用能够有效减少环境污染，但同时，由于这种材料具备较高的成本，难以在世界范围进行大面积的推广，阻碍了高分子材料的持续发展。但是，各国学者仍然没有放弃进行这类材料的运用，通过不断地研究和实验，荷兰研究了热塑型淀粉分子的结构，并通过分子的加工性与力学性能的关系添加了适量的增塑剂和相应的聚合物，制造出了可生物降解的塑料，为高分子材料的可生物降解发展提供了思路及帮助。美国也采取了没有毒素且价格相对低廉的 NMMO作为可降解纤维素薄膜的溶剂，从而避免了传统溶剂对环境造成的严重污染，并且这种薄膜与聚丙烯薄膜的质量相当。世界各国都在可生物降解的高分子材料聚合物方面进行了深入地研究，推动了相关材料的有效发展，并进一步使人们认识到可生物降解聚合物各种类型之间的区别及优势，为未来创造出更加绿色的高分子材料提供了有效途径和坚实基础。

总结

要想推动高分子材料的有效回收利用，就要从高分子制造以及回收利用两方面入手，不断提高相关技术。即研究者一方面要在相关材料的制造端加大研究投入，创造出更多能够进行有效回收利用的绿色高分子材料，另一方面对已建材料要通过积极的研究，尽可能地实现完全降解以及回收利用，实现旧高分子材料的回收利用，推动资源的长期可持续发展。

参考文献：

[1]尹伟华.聚乙烯大口径特厚壁管生产工艺技术研究[J].化工管理，2021（2）.

[2]徐世豪，徐海萍，王静荣，等.可降解高分子材料研究进展及在快递绿色包装领域的应用[J].合成材料老化与应用，2020（3）.

[3]岂林霞，王克俭，孙小杰，等.交联聚乙烯回收料填充高密度聚乙烯的发泡特性[J].高分子材料科学与工程，2019（5）.

作者简介：一作：于超群（1988-10-）女，蒙古族，黑龙江省哈尔滨市巴彦县，硕士研究生，专任教师，专业负责人，讲师，主要研究方向为应用韩语。

二作：何军拥（1971.11-），男，硕士研究生，广东工贸职业技术学院，教授，主要研究方向：材料工程、職教研究。