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【服装材料纤维,造纸】提供塑料二次料(回收料)种类的鉴定服务发布时间:2015-02-18

废旧塑料的回收利用一直是发展循环经济的一项重要内容。但是,在废旧塑料回收和二次料使用过程中,由于存在多种不同的塑料,而且大多不相容,将其混合后的再生产品容易出现分层,导致产品性能质量低劣。目前塑料制品进入市场前,不经鉴定分类,导致二次料产品与非二次料产品混乱的局面,这不但降低了回收的效率,且易产生二次污染。因此,对二次料产品的鉴定是塑料回收的一个重要环节,有利于塑料二次料回收行业的规范化,对循环经济发展有重要的作用。因为金鉴检测推出提供塑料二次料(回收料)种类的鉴定服务。

目前,废旧塑料和二次料产品的鉴定方法为三种,分别是物理方法、化学方法和仪器分析法。物理方法是根据塑料的物理性质来鉴别,包括外观、密度、熔融、强度性质、溶解性质等。化学方法是根据塑料的化学性质进行鉴定,包括燃烧实验、热裂解实验、显色反应等。物理和化学鉴定方法,虽然鉴定的成本较低,但是程序复杂,鉴别的准确度较低,可用于塑料二次回收料的初步鉴定,不适用于塑料二次料的表征。仪器分析法是指利用各种材料分析检测仪器对塑料进行分析检测,包括红外光谱、紫外光谱、等离子发射光谱、X射线照射、差示扫描量热法(DSC)、机械热分析(TMA)、热失重(TGA)等,该方法具有鉴定快、准确度高等优点,但是鉴定成本高。因此,对于废旧塑料的鉴定,物理、化学、仪器分析三种鉴定方法应该结合使用,使其达到效率高、结果更准确的效果。

1. 物理鉴定法

常用的物理鉴定法有外观法、物理性能检验法和溶解法等。


1.1   外观法

外观鉴定主要是通过视觉、触觉、嗅觉等来观察塑料产品的外观特征,如产品的形状、透明性、颜色、光泽、硬度等。塑料经过回收再加工过程,颜色、光泽、强度等都会发生变化,无二次料的颜色一般都会较透明,混有二次料的产品会降低透明性,透明性比无二次料的低;二次料的光泽比较差;塑料的强度可用牙齿咬来初步确定,有添加二次料的比较脆。外观法一般作为塑料二次料的初步鉴定。


1.2   密度、冲击强度、抗拉强度、压缩强度、弯曲强度等物理性能检验法

不同种类的塑料,其密度通常相差比较大,同一种塑料经再回收前后密度相差也会有较大的差别。密度法可用于塑料二次料的大致鉴别,但不能用来表征塑料二次料,因为塑料回收再生过程中会产生许多空洞或其他缺陷。例如,ABS/PC的再生过程就会产生很多微小的孔洞,并且孔洞的数量随着再生次数的增多而增加。


对于冲击强度、抗拉强度、压缩强度、弯曲强度等强度性质,随着塑料二次回收料含量的增加会发生变化。例如,HP-126NC001GAR-011C(KS 2511BK)GAR-011(L65) KS2511BKGAR-011(L85) KS2511BK这四种ABS塑料产品,四种产品ABS二次料添加量是依次增大的。依次对四种产品做抗拉强度、弯曲强度、压缩强度、冲击强度测试,这些强度性质随着二次料含量的增大关系,如图1~4所示。从图中,可以看出塑料的抗拉强度、弯曲强度、压缩强度、冲击强度都有随着二次料添加量的增加而降低的趋势,特别是抗拉强度和弯曲强度出现了明显的下降。这些强度性质的降低是与二次料在回收利用过程中形成空洞与缺陷、分子量的减小是密切相关的。因此,对于塑料回收料的鉴定,可以通过测试塑料的这些强度性质,通过对比可以初步确定产品中是否含有二次回收料。


冲击强度与二次料添加量的关系图 

       1.冲击强度与二次料添加量的关系图



弯曲强度与二次料添加量的关系图 

           2.弯曲强度与二次料添加量的关系图



压缩强度与二次料添加量的关系图 

              3.压缩强度与二次料添加量的关系图



冲击强度与二次料添加量的关系图 

          4.冲击强度与二次料添加量的关系图



1.3   溶解法

利用塑料在不同有机溶剂的溶解性可以鉴别不同的塑料,也可以鉴别塑料二次料,由于二次料回收再利用过程中,难以达到较高的纯度,都会存在些杂质,导致二次料的溶解性没有原产料的好,塑料二次料在有机溶剂溶解过程中会有残渣的出现。常用的塑料溶解有机溶剂有苯、二甲苯、四氢呋喃、乙醚、丙酮与甲酸等。但是溶解法有非常大的局限性,很多塑料产品在加工过程中都会加有各种填料,这就影响了二次料与原产料的对比。因此,溶解法做二次料鉴定有很大的误差,但作为鉴定塑料二次料种类是比较快的方法。


以上为三种常用的物理鉴定法,也是比较简单的鉴定方法,能初步判断是否为二次回收料产品。


2.化学鉴定法

不同种塑料有不同的化学性质,表现为比较明显的是燃烧火焰颜色、显色反应等。因此,可以利用这些化学性质来鉴定塑料,对化学试剂的显色反应还可以用来鉴定塑料二次料,如聚碳酸酯对二甲基氨基苯甲醛的颜色反应。虽然利用化学性质鉴定塑料现象明显,但是存在很大的局限,主要是塑料二次料当中可能含有很多未知的杂质填料,这对鉴定结果都有比较大的影响,因此,也很难得出准确高的鉴定结果。因此,在塑料二次料鉴定中比较少用。


3. 仪器分析鉴定法


3.1红外光谱吸收光谱分析法

红外光谱是记录物质对红外光的吸收程度(或透过程度)与波长(或波数)的关系图。波长范围从0.75μm300μm的区域称为红外区。可以根据红外光谱吸收峰的位置和形状来推断未知物结构,依照特征吸收峰的强度来测定混合物各组分的含量,红外光谱分析法具有快速、高灵敏度、试样用量少、能分析各种状态的试样等特点。因此,利用红外光谱可以分析鉴定塑料二次料。


按照红外光波长的不同,可以将红外光谱分为3个区域,分别为近红外区、中红外区和远红外区,相对应的为近红外分析技术(NIR)、中红外分析技术(MIR)和远红外分析技术(FIR)。近红外分析技术的波长范围为0.75-2.5μm,适用于大多数通用塑料和工程塑料的鉴定。中红外分析技术是目前应用较为广泛的定性与定量分析的技术之一,利用中红外光分析技术可以确定塑料特定的化学键与官能团,因此,也可以用来鉴别塑料。远红外光谱只能引起骨架的振动,不适用于鉴别分析。在塑料二次料的鉴定当中,红外光谱也是一个能有效保证结果准确的方法之一,由于塑料在回收过程中分子量会减小和杂质的存在,利用红外光谱分别对塑料二次料与原产料分析,比较红外吸收峰位移和强弱,可以鉴定二次料的存在。


3.2 差示扫描量热法(DSC

差示扫描量热法是指在程序温度控制下,测量输入到被测样品与参比样品的功率差或热量差与温度(或时间)关系的技术。常用的DSC有功率补偿型与热流补偿型两大类。功率补偿型DSC,通过功率差与温度(或时间)的关系曲线,能提供关于物质的物理和化学的变化,包括吸热、放热、热容变化过程和物质相转变的定量或定性的信息。不同物质在升温或降温过程中,其关系曲线也不相同,功率差与温度的曲线变化对应于物质热容的变化。[11][12]废旧塑料在回收再利用过程中,塑料的热学性质会发生改变,因此,利用DSC得出的功率差与温度的关系曲线和原产料相对应的DSC曲线是有区别的,可以利用这点对塑料二次料进行鉴定。下面以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)和耐冲击性苯乙烯(HIPS)为例子分析。


分别用含0%10%20%40%50%70%100%二次料的ABSHIPS进行DSC测试,以国际标准ISO11357的条件进行测试,取第二次升温曲线分析,测试的结果如图5和图6


5中,我们可以看出ABS中加入二次料对其玻璃化转变温度的影响较小,几乎可以忽略不计。通过观察含0%-100%二次料样品的DSC曲线,可以看出在120℃至140℃之间的热容变化台阶随着二次料的含量增加而向左移动,并且随着二次料添加量的增加在165℃左右出现了新的热容变化台阶,并且随着二次料含量的增加热容变化越来越强,这个台阶可以看成是二次料的特征热容变化。


ABS的DSC测试曲线 

  5. ABSDSC测试曲线



HIPS的DSC测试曲线 

6. HIPSDSC测试曲线



6中,与ABS的类似,二次料的加入对塑料产品的玻璃化转变温度影响较小。观察HIPS中不同二次料含量的DSC曲线,可以看出加入二次料的DSC曲线在120℃至130℃之间也增加了一个热容变化台阶,并随着二次料的含量增加热容变化台阶有增大的趋势,二次回收料占100%时热容变化最大。因此,这个热容变化台阶也可以作为HIPS的特征热容变化台阶。


分析图5和图6,可以看出二次料都会使产品的DSC曲线新增加了一个热容变化的台阶,而且不同塑料新增热容变化台阶的位置不同。利用这个相异性,可以鉴定塑料产品中是否含有二次料。


如果能将各种塑料原产料和二次料的DSC曲线中的特征热容变化台阶积累成DSC曲线数据库,即可利用DSC鉴定二次料能达到方便准确的效果,将产品的DSC曲线与数据库里面的曲线对照就能得出该塑料产品是否含有二次料。同时,利用DSC法鉴定二次料也可利用与原产料的DSC曲线对比,找出曲线之间的特征热容变化台阶以鉴定产品中是否含有二次料。


以上为常用的两种仪器分析法,同时还有其他仪器分析法鉴定二次回收料,可以根据实际情况结合使用,得出准确高效的结果。


二次料的鉴定有物理、化学和仪器分析法,各种方法都有优缺点。其中,仪器分析法中的DSC分析,在今后有较大的发展前景,将会是较快而准的塑料二次料鉴定法。在实际应用过程中,可以根据具体的需要选择不同的方法相结合使用,得出准确度高的鉴定结果,从而提高经济效益,让塑料回收行业更好地发展。



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