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SMC/BMC回收与再利用

作者:日期:2012年11月5日 21:00

SMC/BMC的回收与再利用 SMC/bMC废弃物对工业及环境造成了很大 影响,指出了SMC,BMC回收再利用的紧迫性.通过对 目前国际上SMC,BMC回收再利用的3种典型途径优缺 点的对比,参照国外sMc倍Mc回收再利用的先进方法, 对我国SMC屈MC回收再利用提供了可行的建议. 关键词: SMC/BMC;回收;再利用 引言 SMC是Sh∞t mlding compound的缩写,即片状 模塑料。BMc是BulkmolIdiIIg compo蛐d的缩写,翻译 成中文是团状模塑料【¨。二者主要原材料均由玻璃纤 维、不饱和聚酯树脂、填料,以及各种添加剂组成。它 具有优越的电气性能、耐腐蚀性能、质轻及工程设计容 易、灵活等优点,其机械性能可以与部分金属材料相媲 美,因而广泛应用于运输车辆、建筑、电子,电气等行 业中【2】。据欧洲SMC联盟报道,2005年欧洲SMC/BMC 总产量约为27.7万吨,其中SMC占69%,BMC占3l%。 比2004年为26.5万吨增长4%,按国家分为;法国30%, 德国28%,意大利15%,西班牙ll%,英国8%,其余 8%。今天无论从化工业的发展还是从建筑业、国防的 要求来看,SMC,BMC都成为2l世纪最具竞争力、最 具发展前途的材料之一。然而,伴随着高强、耐腐蚀性 等功能的发展,也使得其废弃物的处理变得非常棘手。 SMCmMC的废弃物对环境的污染也引起人们的广泛 关注。因此如何对SMC/BMC进行回收再利用已成为制 约行业健康发展的关键问题。 2 SMC/BMC的回收 尽管有足够数目的SMC/BMC复合材料可供回收, 但仍存在一些不利于回收的障碍。主要表现在:(1) SMC,BMC无法再次熔融,不能再次模塑或加工;(2) SMC愿MC的主要成分是无机玻璃纤维增强材料和矿 物填料;(3)SMC肥MC增强材料和填料的种类众多, 组成也不尽相同:(4)SMC/BMC的废弃物通常都受到 了污染,而且经常含有金属嵌件或紧固件。为了从 SMC愿MC回收物中获得最大的效益,就必须尽可能使 再生产品和原始材料相同。 目前国际上实现SMC/BMC材料回收再利用常用 的方法主要有3种:焚烧法、热解法和粉碎法。 强剂;热塑性塑料补料原料 强材料;建筑材料 2.1 焚烧法 焚烧处理是对SMC,BMC最简便的方法,这种方法 是把有机物完全氧化而放出能量,不需要很大的投资。 SMC/BMC都不含S、P、卤素、重金属和其它导致有毒 补强材料掩埋蒸汽 原材料热气 物质排放的元素,因此不会对空气造成污染。树脂的热 值为18.8~30.1MJ,蚝,近似于煤的热值2l~32.6MⅣkg, 玻璃纤维的热值更高达50MⅣ1(g,焚烧产生的热能收集 起来可以用于SMC仍MC熟化室和后固化室的加热,一 ·基金项目:国家自然科学基金资助项目(50473013) 收到稿件日期:2007.04.29 通讯作者:罗林 作者简介:罗林(1982一),女,湖北荆门人,在读硕士研究生,主攻功能复合材料. 罗林等;SMC,BMC的回收与再利用 般生产车间所需要的热能,甚至在寒冷的地区还可以用 来进行供热取暖。 然而实际上SMC/BMC的灰分含量很高,有机物只 有10%~30%,因此并不会产生很大能量。同时焚烧中 高温和氧的作用常使灰分中的主要成分CaC03转变成 CaO。由于CaO对SMC和BMC的化学增稠起到不良 的增稠影响,所以焚烧后的灰分不能作为填料再利用。 灰分一般采用掩埋的方法处理,这样就会占据大量闲置 的土地,污染环境,造成资源的浪费。较为理想的方式 是先将可回收的部分实现充分再利用,直至抛弃阶段再 采用焚烧的方法获取能量,以提高材料的利用效率。 2.2热解法 热解法与焚烧法不同,它不会把有机物完全氧化而 放出能量,而是在无氧的环境中加热(没有火焰),将 有机物质有控制地分解成可回收的一种或者多种化学 副产物的方法。热解技术所具有的一个重要优点是适于 处理受污染的废制品,也就是那些采用其它材料进行表 面涂装、粘接与固定的SMC,BMC。近几年西方国家对 SMC/BMC的热解技术进行了研究并成功地进行了各 种试验。1988年6月~1990年1月,美国Comad公司 进行了4批共18t SMC碎块的热解试验;T.H.Be盯s公 司在1990年6月~1991年3月进行了3次热解试验; 此外日本高知公司和四国公司也进行过类似的试验均 取得了预期效果【3】。 SMC/BMC热解处理的一般过程为:先将废旧的 SMC,BMC制品切割成50mm×50衄大小的碎块,用 水蒸气蒸煮后,置于热解炉中处理。SMC/BMC在高温 处理系统中很容易被蒸馏,苯乙烯.聚酯树脂基体材料 很快挥发转变为气化物和油,并将有机物质完全从玻璃 纤维和CaC03中分离出来。热解后回收的油、气可作 为燃料,或经提纯作化学原料,固体副产物可以加工成 填料重新使用。由于处理过程中的高温作用降低了玻璃 纤维的机械性能,不宜于再作为增强材料使用。但是采 用经热解的SMC迸一步加工碾磨,可作为材料用于通 用性和A级表面汽车。 SMC/BMC热解的关键在于相关技术的开发与应 用。目前SMC/BMC热解技术尚处于早期开发阶段,还 没有设计出专门的处理设备,一般都采用原来处理废旧 橡胶轮胎的处理装置。所以说它并不一定是加工处理废 旧SMc,BMc的最佳选择。但是SMc偈MC热解已被实 验证明是可行的【4】,可以回收到油、气和固体副产物等 有用物质,对这些材料的加工、回收和重新利用的经济 实用性也被肯定,因此可作为一种长期的SMC愿MC回 收方案。 2.3粉碎法 粉碎法是基于直接利用废旧SMC,并不改变其化 学性质的一种SMC,BMC回收方法,它是最直接、最有 效的方法。由于SMC是一种热固性塑料,其制品一旦 固化,就不会在热和压力的重新作用下转变成另一种产 品。因此必须将SMC废料切割或粉碎成一定的形态, 当作填料或增强材料用。一种方法是将整个废旧SMC 制品研磨粉碎成细粉末(包括所有的玻璃纤维)另一种方 法是以一定的方式切碎和磨碎废旧SMC制件,从颗粒 材料中分离回收一些玻璃纤维。粉碎方式的不同,直接 影响到粉碎料的物理性能,决定其回收用途。因此,寻 找最佳的粉碎方法是SMC回收过程的一个重要课题。 粉碎法回收SMC肥MC的一般过程为:(1)将各收 集站收集到的废旧SMC/BMC制品切成5mm×20I姗大 小的碎块,装于特殊设计的容器中。将之运至处理厂中。 (2)将预切碎的SMC/BMC碎块送到供给站中,通过 振动输送槽均匀喂入缓冲箱内。在传送带上装有磁铁, 便于将磁性部件(如金属嵌件)挑出。用锤磨机对 SMC/BMC料块进行压碎处理。(3)在气旋式分离器中 将粉碎料中的粗料与细料分开,粗料重回锤磨机中粉 碎。然后所有粉料通过第二个气旋式分离器,再次进行 分级分离。(4)用振动筛对粉料进行分级处理,将各组 粉料分别贮存于相应的收集箱内,以备在自动包装站处 装袋。(5)将回收粉料进行贮存保管,并发送给 SMC,BMC制造商使用。至此,完成整个SMC,BMC废 料的粉碎处理全过程。 SMC,BMC回收工艺中粉碎法的效果最好,效率最 高,实用性也强。可以制成大至9.5mm的有用颗粒粗 料,小至200目(60u m)或更细的粉状填料,适于各 种不同应用场合的再利用。 2.4其它 除了以上常用的3种回收方法,各国政府和复合材 料界还开发了如醇解法、热水解工艺、超临界水氧化等。 醇解法:聚酯一苯乙烯交联体在85℃氢氧化钾的醇 溶液中降解,产生的苯乙烯和有机酸的衍生物可作为原 材料使用生产新的SMC。然而氢氧化钾会对玻璃纤维 产生损害作用,而且大量使用氢氧化钾就必须进行中 和,从而产生大量的废水,这就需要采用昂贵的净化工 艺。另一个严重的问题是,中和反应所用的酸会分解碳 酸钙,所以得到的产物也就不能再用作填料。有人对乙 醇胺等攻击性弱的试剂进行研究【5】,得到的结果较为理 想。产物包括3部分,玻璃纤维,填料,含有羟基的、 可溶于甲醇的聚合物。采用乙醇胺反应路线,可得到高 质量的玻璃纤维,另一个优点是可以采用蒸馏的方法回 收试剂。 热水分解工艺:将废SMC/BMC在蒸汽中加热到 300~500℃将会分解成邻苯二甲酸、苯乙烯、变黑的玻 璃纤维和油,在一定条件下可生成再生的不饱和聚酯树 脂。 超临界水氧化法:主要用于含难降解有机物质的废 弃物的处理,且可以依靠SMC/BMC中有机物氧化过程 所放出的热来维持反应所需温度,实现自热(6l。与焚烧、 助锨财许2007年增刊(38)卷 填埋等传统废弃物处理方法相比,超临界水技术具有无 二次污染、效率高、适用范围广等优点【71。但是碳酸钙 等无机填料在超临界条件下的溶解度很小,反应过程中 沉积下来容易堵塞反应设备和管道,可以通过优化反应 器和对体系预处理来缓解盐沉降,使废sMc/BMc得以 再生利用。 (3)回收尽可能适用于各种各样功能的SMC, BMC,如果不能做到完全再利用,可以优选其主要部 分加以回收。 (4)废品经检验后,在拆除、归类、粉碎时,不 能添加任何污染性的材料以保持回收物的质量。 4结语 3 对我国sMc/BMc回收再利用的建议 尽管现在sMc/BMc的回收再利用已经取得了一 国外许多生产厂商的研究试验及生产实践己经证定的成绩,但是我们仍然应该清楚地认识到工作是无止 明,SMC/BMC是可以回收再生重新再利用的。但在我境的,我们复合材料工作者依然任重道远。 国关于SMC,BMc回收利用,至今尚是一个空白,还没龛妻青掷 有一个回收加工边角废料的企业或场所,也没有实施边 爹丐x陬: 角废料回收利用的计划等。

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