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第一篇 高分子材料循环利用基础1

第1章 概论1

1.1 人类与环境的关系1

1.2 高分子材料与环境的关系4

1.3 废旧高分子材料的管理6

1.3.1 废旧高分子材料的处理原则6

1.3.2 废旧高分子材料的处置方法7

1.4 高分子材料循环利用科学中的一些基本概念10

1.5 高分子材料循环利用的发展历史和现状11

1.5.1 高分子材料循环利用的历史简况11

1.5.2 国外高分子材料循环利用的现状12

1.5.3 国内高分子材料循环利用的现状18

1.6 高分子材料循环的发展趋势和未来20

参考文献21

第2章 废旧高分子材料的来源23

2.1 高分子合成和制造产生的废料23

2.2 高分子材料加工产生的废料23

2.3 高分子材料应用产生的废料23

2.3.1 工业上的应用24

2.3.2 农业上的应用25

2.3.3 渔业上的应用25

2.3.4 商业上的应用25

2.3.5 医学上的应用25

2.3.6 家庭应用26

2.3.7 娱乐、体育行业的应用26

2.3.8 其它应用26

参考文献26

3.1.2 生活废料、商业废料28

3.1.1 工厂废料28

第3章 废旧高分子材料的预处理28

3.1 废旧高分子材料的收集28

3.2 高分子材料的识别30

3.2.1 经验识别30

3.2.2 燃烧识别31

3.2.3 溶解识别32

3.2.4 仪器识别35

3.2.4.1 红外光谱35

3.2.4.2 热分析或热化学分析42

3.2.5 高分子材料的其它识别方法43

3.2.5.1 高分子材料的漂浮43

3.2.5.2 聚合物熔化43

3.3.1 手工分离44

3.3 高分子材料的分离及其设备44

3.3.2 密度分离45

3.3.3 漂浮分离45

3.3.4 静电分离45

3.3.5 流体分离46

3.3.6 冷热分离46

3.3.7 溶解分离47

3.3.8 光学分离48

3.3.9 其它分离技术49

3.4 高分子材料的粉碎及其设备49

3.4.1 常温破碎50

3.4.2 低温破碎50

3.4.3 高分子材料的粉碎设备50

3.5.1 高分子材料的清洗52

3.5 高分子材料的纯化及其设备52

3.5.2 高分子材料的溶解与沉淀53

3.6 高分子泡沫材料的处理53

3.7 高分子材料的干燥54

3.7.1 干燥原理54

3.7.2 干燥设备55

3.7.3 干燥实例57

3.8 高分子材料预处理实例58

参考文献58

第4章 高分子材料循环利用原理60

4.1 概述60

4.2 高分子材料的物理循环61

4.2.1 高分子材料的老化与循环利用61

4.2.1.1 热老化61

4.2.1.2 大气老化或降解63

4.2.1.3 机械降解65

4.2.1.4 化学降解和环境应力开裂65

4.2.1.5 离子辐射66

4.2.1.6 磨蚀和腐蚀66

4.2.1.7 生物降解66

4.2.1.8 高分子材料的老化对循环利用的影响67

4.2.2 物理循环添加剂68

4.2.2.1 热稳定剂68

4.2.2.2 光稳定剂73

4.2.2.3 专用稳定剂77

4.2.3 高分子相容性及相容剂77

4.2.3.1 高分子的相容性77

4.2.3.2 高分子相容剂79

4.2.5.1 涂层80

4.2.4 高分子材料的溶解循环利用80

4.2.5 高分子材料的修补80

4.2.5.2 塑料表面抛光83

4.2.5.3 高分子制品的修补85

4.2.6 一元高分子材料的循环利用91

4.2.7 多元高分子材料的循环利用91

4.2.8 高分子复合材料的循环利用91

4.2.9 高分子再生料的应用92

4.3 高分子材料的化学循环92

4.3.1 高分子解聚过程94

4.3.2 高分子热裂解96

4.3.3 高分子催化加氢裂解99

4.3.4 高分子气化裂解99

4.4 高分子材料的能量循环101

4.4.1 高分子材料的焚烧102

4.4.2 高分子材料制燃料103

参考文献103

第5章 高分子材料循环利用工艺和设备105

5.1 高分子材料物理循环工艺及设备105

5.1.1 配料105

5.1.1.1 混合和混炼的基本原理105

5.1.1.2 混合机和混炼机107

5.1.2 造粒及粉碎110

5.1.3 挤出成型112

5.1.3.1 挤出成型原理112

5.1.3.2 挤出成型设备112

5.1.3.3 双螺杆挤出机114

5.1.4.1 注塑成型原理117

5.1.4 注塑成型117

5.1.3.4 挤出成型工艺参数控制117

5.1.4.2 注塑成型设备118

5.1.4.3 注塑成型工艺条件控制122

5.1.5 压延成型122

5.1.5.1 压延成型原理及工艺122

5.1.5.2 压延成型设备123

5.1.5.3 影响压延制品质量的因素124

5.1.6 吹塑成型125

5.1.6.1 中空塑件吹塑成型125

5.1.6.2 薄膜吹塑成型128

5.1.7 模压成型129

5.1.7.1 概述129

5.1.7.2 模压成型设备129

5.1.8.1 热成型原理及方法131

5.1.7.3 模压成型工艺控制因素131

5.1.8 热成型131

5.1.8.2 热成型设备132

5.1.8.3 热成型工艺控制133

5.1.9 发泡成型134

5.1.9.1 概述134

5.1.9.2 机械发泡134

5.1.9.3 物理发泡134

5.1.9.4 化学发泡135

5.1.10 浇铸成型135

5.1.10.1 浇铸成型原理135

5.1.10.2 各种浇铸技术136

5.1.11 纺丝成型138

5.1.11.1 纺丝成型原理138

5.1.11.2 纺丝设备139

5.2 高分子材料化学循环工艺及设备141

5.2.1 化学循环工艺过程141

5.2.2 化学循环的工艺及设备142

5.2.2.1 槽(釜)式反应器142

5.2.2.2 窑式反应器142

5.2.2.3 流化床反应器143

5.2.2.4 螺旋反应器和螺杆挤出反应器145

5.3 高分子材料能量回收工艺及设备148

5.3.1 高分子材料的焚烧工艺及设备148

5.3.2 裂解产物的后处理149

参考文献150

6.1.1 聚乙烯151

6.1 塑料151

第6章 常见高分子材料的组成、结构、性能及其应用151

第二篇 各种高分子材料循环利用实例151

6.1.2 聚丙烯153

6.1.3 聚苯乙烯154

6.1.4 聚氯乙烯155

6.1.5 聚对苯二甲酸乙二醇酯156

6.1.6 聚氨酯157

6.1.7 丙烯酸类聚合物158

6.1.8 ABS塑料159

6.1.9 工程塑料161

6.2 橡胶162

6.3 合成纤维164

6.4 复合材料164

参考文献165

7.1 概述166

第7章 聚烯烃循环利用166

7.2 废旧聚乙烯和聚丙烯的直接利用167

7.2.1 再生聚烯烃的性能168

7.2.2 回收聚烯烃的应用169

7.2.3 循环实例171

7.3 废旧聚烯烃的共混利用178

7.3.1 聚乙烯共混物178

7.3.2 聚丙烯共混物179

7.4 废旧聚烯烃的增韧改性180

7.5 回收聚烯烃的改性利用181

7.5.1 增强改性181

7.5.2 化学改性182

7.5.2.1 聚乙烯的氯化182

7.5.2.4 聚烯烃的交联改性183

7.5.2.3 聚烯烃的接枝改性183

7.5.2.2 聚丙烯的氯化183

7.6 废旧聚烯烃的裂解制油184

7.6.1 聚烯烃的催化裂解184

7.6.2 聚烯烃热裂解185

7.6.3 聚烯烃混合物的裂解185

7.6.4 聚烯烃裂解生产高价值原料186

7.7 聚烯烃的其它循环利用186

7.7.1 裂解生成低分子量聚烯烃186

7.7.2 交联聚乙烯的再生加工187

参考文献187

第8章 聚苯乙烯循环利用189

8.1 废旧聚苯乙烯的再造粒189

8.1.1 废旧聚苯乙烯的脱泡与熔融造粒189

8.1.2 溶剂法成粒192

8.2 废旧聚苯乙烯再发泡193

8.2.1 溶解聚合浸渍法194

8.2.2 球化浸渍法194

8.2.3 凝胶浸渍法194

8.2.4 珠粒破碎再模塑法195

8.3 废旧聚苯乙烯的直接利用195

8.3.1 用废旧泡沫聚苯乙烯制轻质混凝土(砖)195

8.3.2 用废旧泡沫聚苯乙烯制作仿木料196

8.3.3 用废旧聚苯乙烯制涂料和粘结剂197

8.3.3.1 溶剂的选择198

8.3.3.2 常用增粘改性剂及其使用199

8.3.3.3 其它原料的采用199

8.3.3.4 废旧聚苯乙烯制涂料和粘结剂实例199

8.3.5 用废旧聚苯乙烯改性沥青和松香系列建筑辅助材料200

8.3.4 用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制水包油乳液200

8.3.6 废旧聚苯乙烯的其它直接利用202

8.4 废旧聚苯乙烯的改性利用202

8.4.1 废旧聚苯乙烯的化学改性202

8.4.2 废旧聚苯乙烯的共混改性204

8.4.2.1 用废旧聚苯乙烯制高抗冲聚苯乙烯204

8.4.2.2 废旧聚苯乙烯的其它共混改性产品205

8.4.3 废旧聚苯乙烯的增强改性205

8.5 聚苯乙烯的裂解206

8.5.1 聚苯乙烯裂解制苯乙烯206

8.5.1.1 聚苯乙烯裂解制苯乙烯的方法206

8.5.1.2 聚苯乙烯裂解制苯乙烯的催化剂208

8.5.2.1 裂解制苯209

8.5.2 聚苯乙烯裂解制其它化工产品209

8.5.2.2 裂解制烷基苯210

8.5.2.3 裂解制苯乙烯低聚物210

8.5.3 聚苯乙烯裂解制油210

8.6 废旧聚苯乙烯的其它利用211

8.6.1 废旧聚苯乙烯制指甲涂饰剂211

8.6.2 废旧聚苯乙烯制新型涂改液212

参考文献212

第9章 聚氯乙烯循环利用214

9.1 废旧聚氯乙烯的直接利用214

9.1.1 聚氯乙烯门窗215

9.1.2 聚氯乙烯管道216

9.1.3 聚氯乙烯瓶219

9.1.4 聚氯乙烯地板221

9.1.5 聚氯乙烯电线电缆225

9.2 回收聚氯乙烯填料和树脂228

9.3 废旧聚氯乙烯的裂解利用232

9.3.1 氯化氢的脱除及利用232

9.3.2 聚氯乙烯裂解制油233

9.3.2.1 高温裂解233

9.3.2.2 催化裂解237

9.3.2.3 加氢催化裂解238

9.3.2.4 其它裂解方法238

9.3.3 聚氯乙烯裂解制炭化物239

9.3.3.1 制活性炭239

9.3.3.2 制离子交换体240

9.4 废旧聚氯乙烯的其它利用241

9.4.1 聚氯乙烯软制品的利用241

9.4.2.1 物理改性242

9.4.2 回收聚氯乙烯的改性242

9.4.2.2 化学改性244

9.4.3 废旧聚氯乙烯的焚烧246

参考文献246

第10章 聚对苯二甲酸乙二醇酯循环利用248

10.1 概述248

10.1.1 废聚酯的来源248

10.1.2 废聚酯的回收技术248

10.1.2.1 造粒前的预处理248

10.1.2.2 造粒250

10.1.2.3 再生切片的质量252

10.2 废聚酯的直接应用253

10.2.1 制饮料瓶253

10.2.2.1 纺短丝254

10.2.2 制纤维254

10.2.2.2 制中空粗旦短纤255

10.2.2.3 制拉链用单丝256

10.2.3 制膜256

10.3 废聚酯的降解利用258

10.3.1 制不饱和聚酯树脂258

10.3.1.1 原理及工艺流程258

10.3.1.2 工艺条件259

10.3.1.3 配方及产品性能261

10.3.1.4 应用实例——制聚合物混凝土263

10.3.2 制增塑剂263

10.3.2.1 制对苯二甲酸二异辛酯(DOTP)264

10.3.3.1 醇解267

10.3.3 制单体及原料267

10.3.2.2 制对苯二甲酸二丁酯267

10.3.3.2 水解回收对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)270

10.3.3.3 酸解272

10.3.3.4 碱解272

10.3.3.5 氨解制对苯二胺272

10.3.3.6 对羟基苯甲酸解聚273

10.3.4 降解后再聚合273

10.3.4.1 制再生聚酯切片273

10.3.4.2 用作涂料274

10.3.4.3 制聚酯热熔胶277

10.3.4.4 制备聚酯多元醇及聚氨酯泡沫塑料277

10.4 废聚酯的改性利用279

参考文献280

第11章 聚氨酯循环利用282

11.1 概述282

11.2 废旧聚氨酯的直接回收利用282

11.2.1 修复282

11.2.2 作填料282

11.2.3 热压成型利用284

11.3 废旧聚氨酯的间接回收利用285

11.3.1 PU的醇解285

11.3.2 PU的水解290

11.3.3 PU的碱解291

11.3.4 PU的氨解292

11.3.5 PU的热解293

11.4 废旧聚氨酯作燃料294

参考文献294

11.3.6 PU的加氢裂解294

第12章 丙烯酸类聚合物循环利用296

12.1 聚甲基丙烯酸甲酯的直接利用296

12.1.1 溶解/再沉淀法回收聚甲基丙烯酸甲酯废塑料296

12.1.2 用废旧聚甲基丙烯酸甲酯制干式剥漆粉297

12.1.3 废旧聚甲基丙烯酸甲酯的其它应用297

12.2 聚甲基丙烯酸甲酯裂解制甲基丙烯酸甲酯297

12.2.1 聚甲基丙烯酸甲酯的裂解化学297

12.2.2 干馏法裂解聚甲基丙烯酸甲酯298

12.2.3 过热蒸汽裂解聚甲基丙烯酸甲酯298

12.2.4 熔融金属或金属盐作传热介质裂解聚甲基丙烯酸甲酯299

12.2.5 列管式裂解炉裂解聚甲基丙烯酸甲酯300

12.2.6 流化床裂解聚甲基丙烯酸甲酯300

参考文献301

12.2.7 挤出机法裂解聚甲基丙烯酸甲酯301

第13章 工程热塑性塑料循环利用303

13.1 聚酰胺的回收利用303

13.2 聚碳酸酯的回收利用307

13.3 ABS材料的循环利用308

13.4 聚酰亚胺的循环利用310

13.5 其它工程塑料的利用310

参考文献311

第14章 混杂高分子材料循环利用313

14.1 概述313

14.2 混合高分子材料的结构与性能313

14.3 国外混合塑料的利用方法315

14.4 混合废塑料的回收利用316

14.4.1 制仿木料316

14.4.3 混合废塑料的其它化学利用318

14.4.2 混合废塑料的裂解318

14.4.4 混合废塑料循环利用的新进展319

参考文献320

第15章 热固性树脂及其复合材料循环利用321

15.1 概述321

15.2 各种热固性树脂的循环利用322

15.2.1 聚氨酯322

15.2.2 酚醛树脂323

15.2.3 不饱和聚酯树脂325

15.2.4 环氧树脂325

15.3.1 玻璃纤维增强塑料(GFRP)326

15.3 热固性复合材料的循环利用326

15.2.6 新型可循环热固性树脂326

15.2.5 其它热固性树脂326

15.3.2 碳纤维复合材料329

参考文献329

第16章 橡胶循环利用331

16.1 概述331

16.2 橡胶制品的修补332

16.2.1 轮胎的翻修332

16.2.2 输送带翻修338

16.3 利用废橡胶制品制再生胶339

16.3.1 硫化胶再生机理340

16.3.2 制再生胶的方法340

16.3.3 再生胶的应用348

16.4.1 胶粉的制造352

16.4 橡胶粉碎料作填料352

16.4.2 胶粉对胶料性能的影响353

16.4.3 胶粉的活化改性354

16.4.4 胶粉掺用实例355

16.4.4.1 胶粉的直接成型加工355

16.4.4.2 胶粉在轮胎上的应用356

16.4.4.3 胶粉在胶带、胶管产品中的应用357

16.4.4.4 胶粉在一般橡胶制品中的应用357

16.4.4.5 胶粉在建筑材料中的应用358

16.5 橡胶粉碎料作助燃料362

16.6 橡胶用于制运动场地363

16.7 橡胶裂解365

16.7.1 裂解方法365

16.7.2 裂解影响因素370

16.7.3 裂解产物的利用371

16.8 废橡胶的其它应用372

16.8.1 制离子交换剂372

16.8.2 作人工鱼礁373

16.8.3 制橡胶复合板374

16.8.4 用干土壤改良374

16.8.5 作水土保持材料375

16.8.6 作缓冲材料375

参考文献376

第17章 其它高分子材料循环利用378

17.1 废旧纤维的循环利用378

17.2 废弃热塑性复合材料的循环利用380

参考文献381

18.2 经济分析382

18.2.1 PET瓶回收382

18.1 概述382

第18章 高分子材料循环利用的效益分析382

18.2.2 PS废料的化学回收利用383

18.2.3 废塑料裂解制油384

18.2.4 混合废塑料循环利用技术的经济性385

参考文献386

第三篇 高分子材料循环利用的发展与未来387

第19章 高分子材料循环的环境问题及对策387

19.1 高分子材料循环的二次污染问题387

19.1.1 物理循环387

19.1.2 化学循环387

19.1.3 能量回收387

19.1.3.1 能量回收的二次污染387

19.2 专用高分子材料的循环及其可循环设计390

19.1.3.2 能量回收的环境污染控制390

19.2.1 汽车材料391

19.2.1.1 概述391

19.2.1.2 弹性体的循环利用393

19.2.1.3 塑料的循环利用394

19.2.1.4 汽车材料的循环设计394

19.2.1.5 促进循环的一些措施395

19.2.2 包装材料395

19.2.2.1 概述395

19.2.2.2 控制包装材料污染的一些措施396

19.2.2.3 可循环包装材料的设计原则397

19.2.3 建筑材料399

19.2.4 电子电器设备材料399

19.2.5 其它材料399

参考文献400

20.1 引言401

第20章 环境友好高分子材料401

20.2.1 高分子的生物降解反应机理402

20.2 生物降解高分子材料402

20.2.2 生物降解高分子材料的结构设计403

20.2.3 全生物降解高分子材料的发展和现状404

20.2.3.1 微生物合成的高分子404

20.2.3.2 化学合成的高分子406

20.2.3.3 天然高分子及其共混物410

20.2.4 生物降解的表征及评价方法414

20.3 光降解高分子材料415

20.3.1 光降解高分子的降解原理415

20.3.2 光降解高分子的制备方法及其材料415

20.3.2.1 含羰基聚合物416

20.3.2.2 添加型光降解高分子418

20.4 光-生物降解高分子材料419

20.3.3 光降解的测定419

20.5 降解高分子材料存在的问题及其发展前景420

20.6 环境友好高分子材料的新型发展途径420

20.6.1 可逆反应体系420

20.6.1.1 热力学循环420

20.6.1.2 可逆化学循环421

20.6.2 超临界流体技术的应用423

20.6.2.1 超临界流体423

20.6.2.2 超临界流体在高分子材料循环中的应用423

20.6.3 液晶高分子材料的应用424

参考文献424

附录1 国外有关高分子材料循环的措施和法规简介426

附录2 世界高分子材料循环利用的一些组织或团体429

附录3 书中涉及到的一些物质的缩写名或有关的英文名缩写432