原创《塑料循环利用产业现状和前景分析》
该文是发展现状方面有关开题报告范文跟前景分析和塑料和循环有关论文范文例文。
一、塑料循环利用产业环境
目前,全球塑料的主要生产和消费国家和地区是中国、欧盟、美国,2015年我国生产塑料制品约8 000万t,约占世界总产量的25%[1].2017年我国“其他塑料制品”（海关税则号39269090）净出口量约为194.8万t,2013-2017年期间年均增长率约4.69 %,详见表1所示.
塑料制品在自然环境下降解非常缓慢,直接焚烧产生有害气体,对生态环境造成不良影响.其中,欧盟、美国塑料平均回收利用率约53%,我国塑料平均回收利用率约15 % [2].2017年我国“其他塑料的废碎料及下脚料”（海关税则号39159090）净进口量约124.6万t,2013-2017年期间年均增长率约-5.64 %,详见表2所示.
以汽车车用塑料为例,车用塑料用量约200 k g /辆[3],多为品质和性能优良的聚丙烯（P P）、聚乙烯（P E）、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯（A B S）、聚氯乙烯（P V C）、聚酰胺、尼龙（P A）等塑料材料.例如,汽车保险杠、仪表板、门装饰板多采用PP复合材料；蓄电池外壳多采用P P材料；散热器栅板多采用A B S、丙烯晴/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物（A S A）；汽油箱外层材料采用粘接P E和P A,最外层和最内层材料采用超高密度聚乙烯（PEUHD）；冷却水箱多采用聚酰胺66（PA66）+玻璃纤维（GF,约20%）.预计2020-2025年我国汽车平均塑料用量将达到500 kg/辆,废旧塑料循环利用价值将不断提高.又以聚酯为例,再生聚脂能耗约原生聚酯的2/3,减少2/3的二氧化硫和1/2的二氧化氮排放,用水量约减少10倍,无需对原生塑料进行垃圾填埋处理.
根据上述分析,废旧塑料最理想的处置方式是将其视为可再生资源加以回收再利用,综合解决资源浪费和环境污染的问题.例如：可口可乐公司新环保塑料瓶以甘蔗树作为有机原料,每个可乐瓶仅使用9.6 g塑料（原工艺塑料消耗约20g /瓶）.可口可乐公司、德国KHSGmbH公司在印尼投资2100 万美元建设环保塑料瓶工厂,产能约18.8 万瓶/ h；2018年宝洁公司在英国正式推出32 万个由再生塑料（90 %）和海洋塑料（10 %）制成的塑料包装瓶,计划在欧洲市场销售10亿瓶由25 %再生塑料制成的洗发水瓶,约消耗2 600t再生塑料；联合利华承诺2015-2025年期间将再生塑料袋的使用量提高25 %,到2025年确保其所有塑料包装均能进行降解,实现100 %回收利用.
在宏观政策层面,我国政府鼓励再生塑料行业发展,相关行业规划要求2020年主要废弃物循环利用率要达到54.6 %,废塑料回收利用量要达到2 300万t,引导企业采用先进适用加工工艺进行集聚发展,防止土壤污染和地下水污染.
二、塑料循环利用产业现状
2010-2013年期间,我国废旧塑料再生资源行业在市场规模、工艺技术、设备装备等方面取得长足的进步,在纺织、汽车、食品、饮料包装、电子等领域朝着高质量、多品种、高技术的方向持续发展,能耗、水耗不断降低,环境污染逐渐得以控制.
2016年我国再生资源行业规模以上企业有1 555家（根据国家统计局数据）,行业实现利润总额203.1亿元,废旧塑料品种回收率较高,基本形成较完整的回收利用产业链条,产业地区分布如表3所示.
根据美国材料与试验协会（A S T M）的分类标准,塑料循环利用工艺分为一级回收、二级回收、回收和四级回收.
1. 一级回收（物理改性再生利用）
通过改变废旧塑料的结构形态对进行改性再生（例如,填充、增强、增韧、共混）,使材料性能达到相关应用场景的性能标准.例如,废弃PET瓶进行切片,分离高密度聚乙烯、铝、胶粘剂、纸（瓶盖、底座、标签、杂质通常采用机械分离工艺）,切片进行洗涤、干燥、再造粒.
一级回收的工艺优势集中体现在规模化效益,环境污染较小,分离设备较多,分离技术较复杂,是节约能源、保护环境、实现塑料材料再利用的最好途径.同时,由于塑料热降解性和回收组分的复杂性,大多数再生塑料的质量和性能出现较明显下降.
2. 二级回收（降级回收、熔融再生）
通过熔融废旧塑料的直接塑化进行加工利用,再生料性质不稳定,不适宜生产高性能产品.
3. 回收（化学改性回收）
废旧塑料聚合物通过接枝、共聚、热裂解等化学反应改变原生塑料分子结构（例如,在原生塑料分子链中引入交联剂、成核剂、发泡剂、扩链剂）,赋予再生塑料产品较好的抗冲击、耐热、抗老化等性能,工艺技术复杂.以废弃PET瓶为例,化学改性回收过程中主要采用水解、醇解、糖解3种工艺,降解低聚物和单体经过系列纯化工序,加入乙二醇最终生成应用于食品安全级别的高质量PET.
4. 四级回收（能量回收）
原生塑料热分解成化工原料单体（例如,乙烯、苯乙烯）或燃油（如焦油）.例如：
① 聚烯烃类塑料〔例如,P E、P P、P S（聚苯乙烯）〕）热裂解的产油率≥ 80%.
②德国不莱梅钢铁公司将废旧塑料热能应用于高炉喷吹,能量利用率约80%[4].
③日本富士循环利用公司以废旧塑料为原料生产柴油（0.5L / k g废旧塑料）、煤油（0.5L / k g废旧塑料）、汽油（0.5L/kg废旧塑料）.
四级回收通过焚烧回收热能,工艺较为复杂,设备投资较大,存在环境污染隐患（燃烧液体和气体需要进一步的处理）,综合成本较高,工业化应用尚未得到有效推广.因此,高效低成本的化学法再生技术也是废旧塑料产业化技术研究的重点方向之一.
三、塑料循环利用技术前景
综合考量经济和环境效益,物理改性循环利用可实现废旧塑料同级再生利用,经预处理（分拣、清洗、脱泡）后进行破碎、冲洗、搅拌,添加树脂、配合剂（例如,防老剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂、着色剂）后进行混炼均化、塑化、造粒,是废旧塑料循环利用最有发展前景的工艺技术.
1. 分选
分选的主要目的是在预处理环节对符合循环使用标准的废旧塑料进行挑选和分类,主要分选工艺比较如表4所示.
废旧塑料自动化分类装备是资源循环产业非常重要的发展方向,例如[5]：
①德国S+S公司PET碎片分拣和冲洗工艺核心设备是小型传感器分拣装置.
②德国Unisensor公司以激光为基础的分拣系统可用于汽车深色/黑色塑料混合物的超高速分拣.
③挪威陶朗分选技术（厦门）有限公司AUTOSORT自动分选机能够同步根据材质和颜色信息分选废旧塑料.④ 奥地利S t a r l i n g e r公司RecoStar动态塑料回收生产线对原料具有高度适应性.
⑤浙江丰利粉碎设备有限公司“废塑料复合材料回收处理成套设备及综合利用技术装备”入选国家鼓励发展的重大环保技术装备目录（2014年）.
2. 破碎
破碎后的塑料易于加工成型中的进料,利于与改性剂、填料混合.破碎工艺分为干式（主流工艺技术）、湿式、半湿式.干式破碎分为机械破碎、非机械破碎.其中,机械破碎利用破碎机械对废旧塑料施加机械力（例如,挤压、劈裂、折断、剪切、研磨、冲击、打击）直至破碎,破碎设备多复合多种破碎方式,以提升破碎效果；非机械破碎利用电能、热能改变废塑料膨胀的理化性质（例如,强度、振荡频率、脆化温度）进行破碎,主要包括低温破碎、水电效应破碎、热力破碎、减压破碎.
3. 清洗
废旧塑料表面通常残留污垢（例如,油类、灰尘、洗涤剂）,影响再生成型工艺、再生制品的质量.目前,废旧塑料加工行业主要采用人工清洗、机械清洗.其中,人工清洗多采用烧碱、浓酸对粉碎塑料进行清洗,腐蚀塑料和酸碱残留对再生产品质量产生不良影响,酸碱水的排放存在环境污染隐患；机械清洗利用机械搅拌增加清洗剂的清洗效果,仍存在清洗剂残留问题.近年来,超声波清洗技术已广泛应用于机械、化工、制药、电器、航空、医疗领域,具有清洗效果好、清洗效率高、无表面损伤的优点.
4. 改性
塑料改性是通过共混改性（以初级形态树脂为主要成分,其他树脂、助剂作为辅助成分,）或合金化技术优化初级形态树脂的力学、加工、阻燃等物理化学性能,可有效解决废旧塑料循环利用过程中的色泽差、异味、劣化等问题,我国改性塑料整体市场容量约为1 000万t[6].
四、塑料循环利用市场前景
与钢铁、玻璃、木材、纸张相比,废旧塑料种类繁多,再生工艺的复杂性,大部分再生产品的应用价值大幅降低（相对原生塑料）,多应用于农业、渔业、工业、建筑业、日用领域制造中低端塑料制品.从可持续发展角度考量,废旧塑料再生循环利用具有广阔的绿色环保材料市场空间,也为解决白色污染问题提供了一个经济可行的解决途径,有望在材料性能进一步优化的基础上实现经济效益、环保效益、社会效益的共赢,未来市场发展重点方向包括木塑材料和建筑材料.
1. 木塑材料
木塑复合材料（WPC）以木本、禾本、藤本植物为原料,配混一定比例的塑料基料,通过物理、化学、生物技术加工成型,具有耐潮、耐腐蚀等特性,属于可循环利用的环境友好型材料,主要应用于家居、型材、车辆船舶领域.
（1）欧美
全球木塑复合材料应用最广泛的区域,年产量万吨以上的木塑企业超过100家,主要生产深色地板和汽车内衬材料.例如,美国芝加哥将木塑材料应用于造船、园林装饰；比利时采用木塑合金材料制造栅栏、道路标志；霍尼韦尔（Honeywell）公司的润滑剂A-COpti Pak 300可使挤出木塑制品的弹性模量提高30 %,吸水性减少30 %.
（2）日本
由于地震频发,日本倾向于生产和使用质轻、防水的木塑复合材料,主要应用于建筑、水产养殖领域.
（3）中国
主要采用再生塑料生产木塑制品.例如,张家港联冠环保科技有限公司以废旧塑料、废弃木料（稻糠、秸秆）为原料生产用于园林景观、室内外装饰装潢的绿色环保木塑复合材料.
木塑共挤制品基层无需添加防老化剂、颜料,共挤表层厚度约0.5 mm,是木塑制品的主流产品种类,占木塑制品的消费比例50%（截至2015年底）以上,主要品种有P E、P V C、丙烯腈/苯乙烯/丙烯腈（A S A）.其中,北美地区传统高端的木塑门窗、扶手、围栏和低端的地板、栅栏、外墙板,模板均采用木塑共挤制品.
未来,压花木塑制品、3D打印木塑制品将成为木塑制品的重要发展方向,主要推动木塑制品在装饰领域的应用.其中,压花木塑制品具有美观、实用、仿真、去塑化的特点；3D打印技术则可以解决木塑制品形状单一、颜色单调的问题.
2. 建筑材料
中国、美国、日本、印度是全球建筑市场的主要发展驱动力,塑料则是全球建筑业的首选材料,主要应用于屋面、保温、墙面涂料、门窗、管道、复合木板、栏杆、地板、结构包装,解决建筑结构完整性、节约能源、资源循环利用等问题.
废旧塑料有望在建筑“智能”设计、改善生态环境、提高能源效率方面发挥重要作用.美国、加拿大的大部分医疗废弃塑料（70%～80%为H D P E）经过严格的消毒后被填埋（或焚烧）,回收再生比例正在逐年提高,力争2020年实现零填埋.其中,美国Triumvirate Environmental Inc.已将医药废弃塑料转变成为塑料建材（B e s t P l u s ?）；哥伦比亚用已在尝试利用回收旧塑料材料盖环保房屋.废旧塑料在建筑材料领域的主要应用包括：
（1）混凝土
将废旧塑料粉碎成不同粒径的颗粒或碎片直接掺入到混凝土中配制成新的混凝土称为再生塑料改性混凝土.目前,国内外通常将废弃塑料直接破碎成粉末、颗粒,将其替代骨料加入混凝土中,也有将塑料颗粒进行表面改性,采用粒化高炉矿渣对塑料颗粒表面进行包覆或采用硅烷偶联剂处理再生塑料颗粒表面.制备的再生塑料粉末、颗粒或纤维一般以采用体积百分比计算,等体积替代细骨料的掺入到混凝土基体中,掺入比例≤ 20 %（体积分数）[7].
（2）路基材料
废弃塑料可用于生产道路路基的铺设材料（热固性塑料粉碎处理）,可部分替代石渣.例如,日本将废旧塑料制成直径20 ～30m m的球体,取代石渣作为地基或路基的铺设材料[8].
（3）其他
废旧P P、H D P E可用于生产土木格栅（降低地表水位的盲沟、防止滑坡塌方）；废旧L D P E农膜可用于生产在软土（或超软土）地基的排水地带[9] ；废旧P V C可用于生产防止铁路基床翻浆冒泥的排水板；废旧废尼龙、P P可用于生产护坡植草的丝网；废旧塑料可用于生产防漏、保水土薄膜膜；废旧P P可用于生产土筋.
3. 其他领域
（1）复合材料
废旧塑料加入无机非金属粉、木粉、纤维可提高材料拉伸强度、弯曲强度、模量,加入增韧剂（例如,弹性体）可提高材料的冲击韧性.例如,以色列C y c l e T e c公司以废弃塑料（P E、P P、聚苯乙烯（P S）、A B S、P V C、塑料混合物）和废报纸为原料生产混合材料C y c l eM i x t m ?,具有优异的力学性能,弯曲模量最高可达3 700 MP a,用于生产车门内板、地板砖夹层；瑞士公司通过在废旧P E T饮料瓶中加入稳定剂制成隔热泡沫塑料[10]；中国台湾联合化学通过在PET、HDPE混合物中加入SEBS制成高抗冲击性塑料再生试验产品.
（2）化学纤维
美国废旧塑料可再生生产地毯纤维、衣服绝缘衬等产品,芝加哥Dimension Polymers公司由回收塑料制成3D打印长丝（A B S）.法国废旧矿泉水瓶用于生产聚氯乙烯化纤,与毛线混织毛衣[11].在聚烯烃（例如,聚乙烯）、P E T（约30 %）可生产纤维定向均匀分散的混合材料,可拉长为直径10μ m的花边状长纤维[12].
10.19599/j.issn.1008-892x.2018.03.004
参考文献
[1] 黄锐.我国W P C工业中的几个问题[ C ] / /中国第十届国际塑木高峰论坛论文集.长春:中国塑协塑木制品专业委员会,2016 ：2-3.
[2] 刘彬,李彬,王怀栋,等.木塑复合材料应用现状及发展趋势[J].工程塑料应用,2017,45（1）：137-141.
[3] 孟正华,许欢,郭巍,等.汽车废旧塑料物理改性再生技术研究进展[J].中国塑料,2017,31（8）：105-109.
[4] 熊秋亮,黄兴元,陈丹.废旧塑料回收利用技术及研究进展[J].工程塑料应用,2013,41（11）：111-115.
[5] 张立娟.汽车用废弃塑料的再生利用现状与展望[J].广州化学,2017,42（1）：71-74.
[6] 夏建盟,杨泽.工业4.0与塑料改性企业[J].上海塑料,2016（1）：1-5.
[7] 黄小琴,陈圣宁.再生塑料改性混凝土国内外研究现状与展望[J].江西建材,2017（8）：9.
[8] 再协.废塑料行业发展空间巨大[J].中国资源综合利用,2016,34（4）：13.
[9] 骆伟,赵艳玲.再生塑料行业前景看好[J].中国石化,2016（4）：35-36.
[10] 帅启明.废塑料的循环利用及再生[J].中国资源综合利用,2017,35（10）：51-53.
[11] 王春华.废旧塑料再生利用技术研究分析[J].塑料制造,2015（12）：71-73.
[12] 刘能盛.再生塑料检验鉴别技术的研究[D].广州：广东工业大学,2016.
发展现状论文参考资料：
上文总结,本文是关于前景分析和塑料和循环方面的发展现状论文题目、论文提纲、发展现状论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
