淺析電子產(chǎn)品外殼塑料的回收利用技術(shù)以及市場發(fā)展前景

林成輝，李皓

（1.清遠市科學(xué)技術(shù)局，廣東 清遠 513025；2.廣東金發(fā)科技有限公司，廣東 清遠 513025）

1 廢棄電子電氣塑料的資源再利用

廢棄電子電氣塑料（Waste Electrical and Electronic Plastics，WEEP）回收處理技術(shù)包含許多種，像物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、熱能處理技術(shù)等等，它們都為資源再利用而生，是目前人類為了解決電子垃圾所造成的生態(tài)環(huán)境污染而提出的解決辦法。例如：日本作為電子產(chǎn)品大國，每年的廢棄電子產(chǎn)品回收率高達81%，并且回收后再生的產(chǎn)品成本只有新產(chǎn)品的1/10。在電子垃圾回收再生技術(shù)方面，日本無論是經(jīng)驗還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模都是世界上數(shù)一數(shù)二的，目前全國有專門的廢棄電子設(shè)備回收利用工廠超過700家，一些大型電氣公司還擁有自己的資源再生技術(shù)。

從處理技術(shù)層面講，化學(xué)處理方法如果得當就可以解決物理處理所無法做到的塑料物性下降問題，減少再生制品的使用限制。本文主要介紹的是化學(xué)處理技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵是利用化學(xué)試劑，通過水解和熱解的方式將廢舊電子設(shè)備塑料完全分解為單體甚至化學(xué)原料并回收利用。

2 HIPS塑料及其聚合物的共混增韌改性分析

圖1 回收利用流程

2.1 概述

電子產(chǎn)品特有的外殼塑料含有多類的塑料，其中包含 HIPS（High Impact Polystryrene）。HIPS就是高抗沖聚苯乙烯，作為一種聚苯乙烯的沖擊改性品種，它包含了PS和橡膠兩種素材，它的分子式為：

2.2 聚合物的共混改性

聚合物共混物中有兩種或兩種以上的混合物，它是通過混合、分散、力學(xué)、熱學(xué)、流變學(xué)等不同方法對原有聚合物進行內(nèi)部分子性能的物化改造，最終共混改性而形成的全新聚合物，所以在生產(chǎn)實踐中對材料具有多層次的要求，在高分子材料研究領(lǐng)域中也具有一定的深度價值。從化學(xué)角度講，共聚—共混法是制備新聚合共混物的最常見方法，它利用到了由接枝共聚和嵌段共聚相結(jié)合的方法，它的主要操作流程為：制備聚合物然后將其融入到另一種聚合物單體中，在均勻兩種聚合物溶液后利用熱能和引發(fā)劑對單體聚合物進行引發(fā)，從而發(fā)生接枝共聚，使聚合物單體發(fā)生均聚作用。

2.3 HIPS共混改性

改變廢棄電子設(shè)備外殼塑料物質(zhì)中大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而合成改造出新型的HIPS，不但實現(xiàn)了資源再利用，也提高了原有塑料的性能，具有不錯的經(jīng)濟效果。利用HIPS共混改性來制造HIPS混合物，可以達到改進HIPS的高抗沖性能，實現(xiàn)改造后聚合物的高功能性，特別是對廢棄電子設(shè)備外殼塑料的增韌改性方面效果相當顯著[2]。

3 廢棄電子產(chǎn)品外殼HIPS塑料的共混改性實驗研究

3.1 試驗材料

廢棄的電視機外殼塑料，丁苯橡膠SBR，SBS，聚苯乙烯PS，抗氧劑和硬脂酸。

3.2 實驗步驟

首先對廢棄的電視機外殼塑料進行人工清洗并用破碎機打碎成為5 mm均大小的顆粒。

第二步開始熔融共混，將聚苯乙烯SBR和PS以及SBS、抗氧化劑等等配置為總量為1 kg的化學(xué)制劑，在塑料罐中充分搖勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機拉條，水冷卻切粒后，并在80 ℃的烘箱中干燥2 h，然后注塑成型，制備成標準性能測試所需求的國標標準樣條，形成彈性體橡膠的增韌改性配方。

4 新聚合物性能測試

考慮到應(yīng)用價值的需要，首先要對新聚合物進行塑料的力學(xué)性能測試。因為它屬于高分子材料，在力學(xué)性能上對溫度的依賴性很大，而且隨著溫度的提升，它的拉伸強度也會隨之降低，導(dǎo)致斷拉伸率不足，所以要在規(guī)定的溫度下進行測試。本文實驗中選擇了23 ℃的室溫條件進行測試，分別采用斷裂伸長率、彎曲模量、拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度的力學(xué)性能測試，保證每一組聚合物樣品測試5次，并取平均結(jié)果為參考值。

4.1 力學(xué)拉伸強度的測試

按照國際標準將注塑成品制成長度約為100 mm，寬度10 mm，厚度5 mm的啞鈴型標準樣條，在電子萬能材料試驗機上進行拉伸強度測試。初步將拉伸速度定為20 mm/min，所以拉伸強度的計算方法如下：

其中P表示最大破壞荷載（N），b表示試樣寬度（mm），d表示試樣厚度（mm）。所以根據(jù)此公式可以推算聚合物的斷裂伸長率應(yīng)該為：

其中，εt為斷裂伸長率，L0為試樣的原始標距，L為試樣在斷裂時的標線間距離[3]。

4.2 增韌劑改性對廢棄電視機外殼HIPS塑料的力學(xué)性能分析

圖2 增韌劑改性后廢棄電視機外殼HIPS塑料的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖

如圖2所示，當對新HIPS聚合物進行應(yīng)力應(yīng)變曲線實驗后發(fā)現(xiàn)改性后的聚合物表現(xiàn)為韌性斷裂，即材料受到一定的外力后超過了聚合物所能承受的極限強度。從圖中可看出該應(yīng)變應(yīng)力曲線的初始階段一直為直線，當試樣被均勻拉伸以后，曲線值達到最大，試樣一度出現(xiàn)了屈服現(xiàn)象。所以當試樣產(chǎn)生大變形后，直到它完全斷裂，符合聚合物韌性斷裂的物理表現(xiàn)，但它的韌性比原電視機外殼塑料有所增強。

5 電子產(chǎn)品外殼塑料回收利用技術(shù)的市場發(fā)展前景

如果能妥善處理廢棄電子設(shè)備外殼塑料，不但能做到自然環(huán)保，也能為社會帶來豐厚的經(jīng)濟效益和社會效益。這也是我國回收利用技術(shù)在市場發(fā)展中所追求的發(fā)展前景，低成本、高效率以及穩(wěn)定的環(huán)保良性循環(huán)。

5.1 經(jīng)濟效益的獲取前景

在我國，對于這種電子設(shè)備廢棄物回收行業(yè)所采取的經(jīng)濟評價體系是“費用——效益分析方法”該方法在注重電子廢棄物給人們帶來社會直接經(jīng)濟效益與間接經(jīng)濟效益的同時，也注重對人類社會福利作用的提高。

利用這些廢棄物所產(chǎn)生的費用和機會成本，社會不但減少了電子產(chǎn)品生產(chǎn)方面的成本效益，還將結(jié)余下來的資金用于外部經(jīng)濟，達成了生產(chǎn)成本與環(huán)境成本的雙贏效果。

加工過程中的增值，如果按照每噸廢棄物增值有20%計算，那么一噸廢棄物回收的再利用增值所產(chǎn)生的實際效益就應(yīng)該超過千元。另外還有管理費與稅收方面的收入，國家每進口一噸廢棄電子設(shè)備進行各部分的提取和轉(zhuǎn)化，就可以獲得約25元的港口建設(shè)費和230元的邊防檢疫費，稅收方面也可以達到110 元/t。

5.2 社會效益的發(fā)展前景

資源回收利用產(chǎn)業(yè)為社會上的其他周邊產(chǎn)業(yè)也帶來了大量廉價的生產(chǎn)材料，比如說工廠生產(chǎn)中廢棄塑料的利用，比如各種塑料的再生利用等等。它們都保證各個企業(yè)在生產(chǎn)過程中的低成本加工需求，使得企業(yè)在市場競爭中贏得了更多價格與服務(wù)上的優(yōu)勢，促進了企業(yè)在市場中的可持續(xù)發(fā)展活力。

回收廢舊塑料，節(jié)省了消耗掉的石油，降低區(qū)域污染。據(jù)統(tǒng)計，我國在廢棄電子設(shè)備中每年所提取的塑料超過了50 萬t。我國的廢棄電子設(shè)備回收企業(yè)也已經(jīng)成立6000家左右，而且全國各處都有大大小小的回收網(wǎng)點，從業(yè)人員超過2000萬，這說明我國的再生資源產(chǎn)業(yè)還是相當發(fā)達的，資源回收率也達到了78%以上。它們所回收創(chuàng)造再生的新電子設(shè)備也占到了我國電子設(shè)備生產(chǎn)總量的20%左右，發(fā)展前景相當可觀。

6 總結(jié)

隨著電子科技技術(shù)的不斷進化，電子設(shè)備的需求量也會越來越大，所以進一步研究電子產(chǎn)品外殼塑料的再生技術(shù)，對降低電子產(chǎn)品生產(chǎn)成本和促進社會經(jīng)濟發(fā)展都具有積極的現(xiàn)實價值。

[1]謝明權(quán).電視機外殼塑料再生脫鹵研究[D]. 華南理工大學(xué)，2010，5～6.