残膜再生利用技术
废旧农膜的再生利用技术分为简单再生技术和改性再生技术。再生利用技术目前已有较为成熟的工艺路线,是许多国家作为再生利用的主要方法。相比简单再生技术,改性再生技术的运行成本更高、技术难度更大,因此目前选用范围更窄,但改性再生技术的再生制品品质更高、原料适应性更强,是废旧农膜资源化再利用的主要发展方向。
(一)简单再生技术
简单再生技术,又称再生造粒技术,是将废旧农膜重新加热塑化、切粒后加以利用,其基本原理是将废旧农膜经清洗、破碎后送入高温熔融装置,废旧农膜随之被熔化,后经挤压切粒,获得二次母粒。二次母粒可直接再生成农膜或加工成各种模塑制品,如塑料框和栅栏等。该技术的特点是未改变其化学性质,只是改变了物理外观形状,不经过任何改性,故该技术又称直接再生利用技术。该技术工艺简单、成本低廉,是目前最方便和最经济的资源化再利用技术。但该技术最大的问题:一是再生塑料制品的力学性能下降幅度大,品质较低;二是对废旧农膜品质要求高,不适用于所有废旧农膜。根据工艺的不同,简单再生技术可分为干法造粒和湿法造粒,两者的工艺流程和优缺点见表5-1。简单再生技术主要用于回收那些易清洗和挑选的一次性废旧农膜。由于再生利用的制品性能欠佳,一般只能用于制造垃圾袋、塑料凉鞋、包装容器的缓冲填料等品质档次较低的塑料制品。
表5-1 干法造粒和湿法造粒的工艺流程及优缺点

(二)改性再生技术
为改善再生料的基本力学性能,满足再生制品的品质需求,需对废旧农膜进行各种改性再利用。改性再生是将再生料经过物理或化学方法改性后再加工成型。废旧农膜的主要化学成分是合成树脂,在实际加工生产过程中根据用途、标准的不同适量添加填料、润滑剂等,而不同用途的农膜产品,其适用的改性再生技术也有一定的差异。根据废旧农膜的用途和回收目的,改性再生技术可分为物理改性再生和化学改性再生。物理改性包括填充改性、增韧改性和共混改性等;化学改性技术是通过接枝、共聚等方法在分子链中引入其他链节或功能基团,或通过交联剂等进行交联改性使废旧农膜具有较高的抗冲击性能、优良的耐热性和抗老化性等。物理改性再生技术与化学改性再生技术显著不同,废旧农膜经物理改性再生技术后仍属于塑料产品,但化学改性再生技术是改变物质的化学分子链,使其转变为其他用途的环保型材料。改性再生技术的优点是再生制品的力学性能得到改善和提高,再生制品的品质高;缺点是工艺路线较复杂,有的需特定的机械设备,对一些特殊的工艺、条件要求苛刻,比如温度、改性剂的用量及配制等难以控制。
物理改性再生技术有以下4点。
1.增强改性
在废旧农膜中加入合成纤维、玻璃纤维或者天然纤维以提高废旧农膜的拉伸强度,扩大再生制品的适用范围。合成纤维主要有涤纶、腈纶、锦纶、氨纶等。
2.填充改性
在废旧农膜中加入填料,目的是降低再生料的成本及提高再生料的强度。填充改性仅适用于对外观和力学性能有要求的再生料。填充料主要有无机粒子、木粉、滑石粉等。
3.增韧改性
在废旧农膜中添加弹性体以提高废旧农膜的耐冲击性,原理是分散相弹性体粒子对裂纹端点起“钝化”作用,并使应力分布在粒子周围,应力分散达到了抑制裂纹发展的目的。弹性体种类较多,较为理想的有丁苯橡胶和丁基橡胶。
4.共混改性
指将2种及以上共聚物经混合制成宏观均匀材料的过程。主要方法有熔融共混、溶液共混和乳液共混。熔融共混是指聚合物组分加热到熔融状态后进行的共混;溶液共混是指将聚合物组分溶解于溶剂后进行的共混;乳液共混是指将2种及以上聚合物乳液搅拌混合均匀后加入絮凝剂,使异种聚合物沉析。
物理改性再生技术,对废旧农膜的种类、品质要求较低,通过改变废旧农膜的熔点、拉伸强度、冲击强度等物理性质将废旧农膜改造成房屋建筑门窗塑料产品配件或能源材料等。当前我国土木建筑工程建设行业发展迅速,建筑材料塑料产品需求量庞大,通过合理的物理改性再生技术将废旧农膜改性为需求大的建筑材料,是实现资源可持续循环利用的重要途径。
化学改性再生技术有交联改性,是为改善再生料的形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性,通过交联,废旧农膜的结晶度下降,被掩盖的韧性又重新表现出来。交联改性分为化学交联和辐射交联,化学交联通常在材料的软化点之上使材料充分塑化后加入交联剂,使材料分子交联;辐射交联是利用辐射源的各种高能射线,将加有交联剂的材料辐射交联。废旧农膜再生料主要采用化学交联法,交联剂有有机过氧化物等。目前较为成熟的化学改性再生技术是将废旧塑料转变为水泥碱水剂、化工原料等以提高资源利用率。