廢棄紙鋁塑復合材料界面解離行為研究.pdf

1、紙鋁塑復合材料含有大量優(yōu)質的纖維、塑料和鋁箔，其廢棄物具有很高的回收利用價值。這一材料結構緊密，性能穩(wěn)定，使用水力疏解和混合有機溶劑處理，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，導致對分離過程和分離機理認識的不足，無法實現(xiàn)廢棄紙鋁塑復合材料的高值化利用。
　　 本課題首先對紙鋁塑復合材料和鋁塑復合物的結構進行分析。通過測量紙鋁塑復合材料、鋁塑復合物及鋁塑復合物中的塑料與鋁箔的厚度，觀察復合材料的橫

2、截面微觀結構來表征這一材料的多層結構特點，為回用過程中復合材料界面研究打下基礎。結果表明:紙鋁塑復合材料整體厚度均勻，結構緊密，具有明顯的多層結構，總厚度為381-385μm;其中外側塑料層的厚度最小，鋁塑復合物次之，紙板層厚度最大。在復合材料中形成了4個界面，分別為外側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、內側聚乙烯層界面。紙板與外側塑料、鋁塑復合物界面明顯;鋁塑復合物結合緊密，在掃描電鏡下難以辨認到其中

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)考察鋁塑復合物的表面特性，研究纖維與鋁塑復合物界面解離行為，并分析纖維解離機理。研究結果表明:原料尺寸2×2cm，轉數(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，鋁塑復合物內側塑料表面在解離后依舊保持很好的平整性。鋁塑復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，分離劑極性越大，分離效果越好。鋁塑復合物分離后，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，分析再生塑料的結構特點。采用萬能材料試驗機，分析再生鋁箔的力學性能，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構，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，拉伸強度和撕裂強度下降，物理