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文檔簡介
1、紙鋁塑復(fù)合材料含有大量優(yōu)質(zhì)的纖維、塑料和鋁箔,其廢棄物具有很高的回收利用價值。這一材料結(jié)構(gòu)緊密,性能穩(wěn)定,使用水力疏解和混合有機(jī)溶劑處理,可以實現(xiàn)對纖維、塑料和鋁箔的回收。由于缺乏解離過程中界面解離行為的研究,導(dǎo)致對分離過程和分離機(jī)理認(rèn)識的不足,無法實現(xiàn)廢棄紙鋁塑復(fù)合材料的高值化利用。
本課題首先對紙鋁塑復(fù)合材料和鋁塑復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。通過測量紙鋁塑復(fù)合材料、鋁塑復(fù)合物及鋁塑復(fù)合物中的塑料與鋁箔的厚度,觀察復(fù)合材料的橫
2、截面微觀結(jié)構(gòu)來表征這一材料的多層結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為回用過程中復(fù)合材料界面研究打下基礎(chǔ)。結(jié)果表明:紙鋁塑復(fù)合材料整體厚度均勻,結(jié)構(gòu)緊密,具有明顯的多層結(jié)構(gòu),總厚度為381-385μm;其中外側(cè)塑料層的厚度最小,鋁塑復(fù)合物次之,紙板層厚度最大。在復(fù)合材料中形成了4個界面,分別為外側(cè)聚乙烯層與紙板層界面,紙板層與聚乙烯粘合層界面,鋁箔與聚乙烯粘合層、內(nèi)側(cè)聚乙烯層界面。紙板與外側(cè)塑料、鋁塑復(fù)合物界面明顯;鋁塑復(fù)合物結(jié)合緊密,在掃描電鏡下難以辨認(rèn)到其中
3、塑料與鋁箔的界面。
其次,在不同的解離條件下,研究了廢棄紙鋁塑復(fù)合材料纖維回收工藝;對回收的纖維采用多媒體電子顯微鏡,Morficompact纖維分析儀進(jìn)行纖維性能分析;并用FBRM顆粒度分析儀觀察鋁塑小顆粒在纖維上的附著情況。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X光電子能譜儀(XPS)考察鋁塑復(fù)合物的表面特性,研究纖維與鋁塑復(fù)合物界面解離行為,并分析纖維解離機(jī)理。研究結(jié)果表明:原料尺寸2×2cm,轉(zhuǎn)數(shù)2000r/min,溫度5
4、0℃,固液比10g(∶)2000mL時,為纖維回收最佳的解離工藝條件;回收的纖維形態(tài)質(zhì)量良好;解離過程中鋁塑會發(fā)生破損,纖維會有鋁塑小顆粒的附著,纖維分散越好,鋁塑小顆粒附著越少。水力疏解沒有對聚乙烯塑料表面造成較大的破壞,鋁塑復(fù)合物內(nèi)側(cè)塑料表面在解離后依舊保持很好的平整性。鋁塑復(fù)合物與紙板的界面破壞后,粘合層聚乙烯表面出現(xiàn)凸凹不平、縱橫交錯的紋理現(xiàn)象;其表面微區(qū)元素含量表明,解離后的表面存在少量氧化,界面處的纖維在解離過程中被破壞。纖
5、維為被粘物,由于被粘物本身的破壞導(dǎo)致界面粘合作用被破壞,從而發(fā)生解離行為。
第三,分別選用苯—乙醇—水、甲苯—乙醇—水、苯乙烯—乙醇—水混合液作為分離劑處理鋁塑復(fù)合物,考察3種混合溶劑的分離效果,分析各組分不同體積比時混合溶劑的安全性。采用掃面電子顯微鏡(SEM)、光射線能譜儀(EDS)考察回收塑料、鋁箔表面特性,分析界面解離行為。結(jié)果表明:從各自的鋁塑損失率和安全性考慮,苯—乙醇—水、苯乙烯—乙醇—水的最佳配比為30∶2
6、0∶50;而甲苯—乙醇—水分離劑的最佳配比分別為20∶40∶40、20∶30∶50。對比3種分離劑,甲苯—乙醇—水分離劑配比為20∶30∶50時,安全性最高。通過混合溶劑溶解度參數(shù)計算公式得出的理想溶解度參數(shù)范圍為29.14-34.85,在這一范圍內(nèi),分離劑極性越大,分離效果越好。鋁塑復(fù)合物分離后,塑料表面存在少量的O元素,鋁箔表面殘留聚乙烯。由于鋁箔與塑料發(fā)生了黏附破壞,從而導(dǎo)致鋁箔和塑料之間的界面被破壞,從而發(fā)生解離行為。
7、 最后,通過傅里葉紅外光譜法(FTIR)、TG-DSC,分析再生塑料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。采用萬能材料試驗機(jī),分析再生鋁箔的力學(xué)性能,為回收的聚乙烯塑料、鋁箔再利用提供依據(jù)。通過對回收聚乙烯塑料的性能研究發(fā)現(xiàn),在解離過程中塑料分子鏈未發(fā)生支鏈化、氧化現(xiàn)象,純度很高。有機(jī)溶劑在分離過程中對塑料起著溶脹的作用,并沒有破壞聚乙烯的分子結(jié)構(gòu),因此回收塑料具有很好的再利用價值。通過對回收鋁箔的性能研究發(fā)現(xiàn),鋁箔在分離過程中,拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降,物理
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