再生塑料的組成與熱性能研究

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隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，塑料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)及一些高精尖技術(shù)領(lǐng)域，成為人們生活中的重要組成部分，如包裝食品、藥品和電子元器件w等。但在給人們帶來(lái)巨大便利的同時(shí)，其廢棄物也給人們帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。因而廢舊塑料的回收利用對(duì)于節(jié)約能源，降低其對(duì)環(huán)境的危害具有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)廢舊塑料的分類(lèi)鑒別是廢舊塑料回收的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，鑒別塑料的方法可以分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)方法是根據(jù)材料的物理、化學(xué)性質(zhì)來(lái)鑒別，這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但鑒別準(zhǔn)確度低，不適應(yīng)廢舊塑料回收業(yè)的發(fā)展；第二類(lèi)方法則要采用儀器分析，如紅外光譜法、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，再生塑料-1到再生塑料-4都與原料PP的特征峰吻合，說(shuō)明這些再生塑料中都存在PP成分。從中還可以看出，2925cm-1和2840cm-1處的特征峰分別是CH2不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰和CH2對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰，730-720cm-1譜帶是CH2面內(nèi)搖擺振動(dòng)產(chǎn)生的（HDPE與再生塑料-4都存在此特征峰），因此確定再生塑料-4中含有聚乙烯成分，并且在譜帶730-720cm-1吸收峰不裂分，可以初步判斷再生塑料―4中含有HDPE成分。通過(guò)以上分析，可以初步確定再生塑料-1、2和3的主要成分是PP，而再生塑料4的主要成分是PP和HDPE的混合物?！　?.2差示掃描量熱（DSC）分析為了進(jìn)一步確定再生塑料的成分是否由PP和HDPE組成，對(duì)四種再生塑料、標(biāo)準(zhǔn)HDPE和PP進(jìn)行了差示量熱掃描法（DSC）測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)?？梢栽偕芰?4的紅外圖像系統(tǒng)圖層顯示Fig.3Infraredimagelayer看出，再生塑料-1、2和3的DSC曲線上只有一個(gè)熱熔峰，沒(méi)有其它雜峰出現(xiàn)，其熔點(diǎn)約為167t：，與PP熔點(diǎn)（150.2（接近。而再生塑料-4的DSC曲線上出現(xiàn)了明顯的熔融雙峰，其1點(diǎn)處的熔點(diǎn)為134.（：（與HDPE的熔點(diǎn)135.1X：相近）；2點(diǎn)處的熔點(diǎn)為167"C（與PP的熔點(diǎn)接近）。結(jié)合結(jié)果，因此可以判斷再生塑料-4中含有HDPE和PP成分。　　由此可確定三種再生塑料-1、2和3中的主要成分是PP，而再生塑料-4主要是由HDPE和PP兩種材料共混制成的。　　2.3熱失重（TG）分析對(duì)四種再生塑料、標(biāo)準(zhǔn)HDPE和PP進(jìn)行熱失重（TG）分析，其失重5%時(shí)的熱分解溫度如表2所示。由表2可知，再生塑料-1、2和3在失重5%時(shí)的熱分解溫度都與PP的熱分解溫度（337.8X非常接近，而再生塑料-4在失重5%時(shí)的熱分解溫度（351.9°C）與PP相差14.1.造成再生塑料-4的熱分解溫度高于其它三種再生塑料的原因應(yīng)該是因?yàn)槠浜幸欢∕的HDPE，由于HDPE在失重5%時(shí)的熱HDPE、PP和不同再生塑料的DSC曲線Fig.2表2 HDPE、PP和不同再生塑料的TG測(cè)試數(shù)據(jù)Table分解溫度為432.0X：，因而使再生塑料-4的熱分解溫度升高。這與前述的FTIR-ATR分析及DSC分析結(jié)果相吻合，即再生塑料-1、2和3中的主要成分是PP，而再生塑料-4是由HDPE和PP兩種材料共混制成的。　　2.4再生塑料-4紅外圖像系統(tǒng)分析紅外圖像系統(tǒng)是在FT-IR顯微鏡和步進(jìn)掃描干涉技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的微觀分析技術(shù)1121，可對(duì)混合塑料樣品進(jìn)行快速和大面積的分子水平掃描，從而在獲得的紅外圖像中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的光譜信息，見(jiàn)表3.為對(duì)PP的定量更加準(zhǔn)確，對(duì)表3中的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了下面兩種方法的擬合，分別得到不同方法下的擬合曲線，再求出再生塑料-4在不同擬合關(guān)系中的PP含量?！　〉谝环N擬合方法：將表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行S形曲線擬合，得到如給出的曲線關(guān)系：y= 1=21.12433；dx=13.12625，該曲線的相關(guān)性系數(shù)只2=.9878，表明曲線的相關(guān)性良好?！　〉诙N擬合方法：將表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得到如給出的線性關(guān)系：y=-0.0092+0.01906a：，相關(guān)性系數(shù)i2=0.9809，表明該標(biāo)準(zhǔn)曲線相對(duì)峰面積隨PP含量變化曲線（S形曲線擬合）Fig.4Fittingcurveofvariationofthe相對(duì)峰面積隨PP含量變化曲線（直線擬合）的相關(guān)性良好?！　⒃偕芰?4的相對(duì)峰面積（0.5256）代入到兩種不同擬合方法得到的方程，S形曲線擬合得到再生塑科-4中的PP含量為26.3%，線性擬合得到再生塑料-4中的PP含量為28.1%.可見(jiàn)對(duì)相同樣品采用兩種不同擬合方法得到的PP含量相差小于2%.這為確定共混物中某種成分的含量提供了一種定量分析方法。　　3結(jié)確定了再生塑料-1、2和3中的主要成分為PP，而另一種再生塑料-4是HDPE和PP的共混物。然后利用紅外圖像系統(tǒng)分析再生塑料-4中HDPE和PP共混的分布情況，也證實(shí)再生塑料-4為共混物。最后通過(guò)模擬HDPE與PP共混體系，建立相關(guān)曲線，較為準(zhǔn)確地給出再生塑料-4中的PP含量，米用兩種不同擬合方法得到的PP含量相差小于2%，為共混塑料的鑒別提供了一種全新和有力的技術(shù)手段。