余巧玲，陳偉力，梁森濤，何國山，葉元堅，王萬卷，戴銘標

(.國家高分子工程材料及制品質(zhì)量檢驗檢測中心（廣東），廣東 廣州 510110；2.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東 廣州 510110)

十四五規(guī)劃中明確指出要構(gòu)建資源循環(huán)利用體系，推進廢物循環(huán)利用。我國是塑料生產(chǎn)與消費大國，每年約產(chǎn)生1.4×107t廢舊塑料，將廢舊塑料填埋，增加土地資源負擔；將廢舊塑料焚燒，則污染環(huán)境；將廢舊塑料回收制造成再生塑料顆粒，再生塑料顆粒作為塑料原料投入再利用，實現(xiàn)了資源循環(huán)再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的基本國策[1,2]。再生塑料來源廣泛，在生產(chǎn)生活中，許多廢舊塑料制品都可以用于熔融造粒，如塑料袋、塑料鞋、農(nóng)用膜、塑料管、塑料桶等，成型加工的再生塑料顆粒，經(jīng)過一些特殊工藝和配方將在其他領(lǐng)域得以運用，可制造成機器的零部件、農(nóng)機具、非飲用水管、水泥包裝袋、木塑制品、塑料盆等。

按照GB/T 40006.1—2021的定義，再生塑料是利用廢舊塑料加工而成的用作原用途或其他用途的塑料，但不包括能量回收[3]。再生塑料主要通過預處理（篩選、分類、清洗）、熔融擠出造粒、改性等物理或化學的方法對廢舊塑料進行加工處理后重新得到的塑料顆粒，是對塑料的再生利用。再生塑料通常分為三個等級，一級再生塑料顆粒是利用新料在加工過程中剩下的邊角料加工而成，二級再生塑料顆粒是利用已使用過一次的原料加工而成（高壓再生塑料顆粒除外），三級再生塑料顆粒是利用使用過兩次或兩次以上的原料加工而成，原料被反復使用的次數(shù)越多，性能越差，顆粒的光澤度與表面的粗糙度也越差。

再生塑料對于促進經(jīng)濟社會發(fā)展有諸多優(yōu)點，然而在再生塑料發(fā)展道路上依舊存在些缺點，如分類困難、耐熱性差、易于老化、氣味大等，需要在技術(shù)上持續(xù)改進，推動再生塑料行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。筆者就再生塑料的工藝研究、鑒定研究、應(yīng)用研究及標準概況等進行闡述，為再生塑料產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 再生塑料的工藝研究

一般情況下，工藝研究主要通過對工藝參數(shù)進行優(yōu)化研究，在滿足產(chǎn)品生產(chǎn)參數(shù)要求的同時，可以讓產(chǎn)品質(zhì)量更佳。在工藝參數(shù)范圍內(nèi)進行生產(chǎn)，可以較好的保證產(chǎn)品質(zhì)量的均衡性和再現(xiàn)性。工藝研究所得到的參數(shù)，是生產(chǎn)工藝在實操環(huán)節(jié)最有利的實驗依據(jù)，是生產(chǎn)過程中重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵參數(shù)的充分驗證。工藝研究通常分為兩個階段，第一階段是小試，評價工藝參數(shù)，對工藝參數(shù)的合理性進行論證，確定影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)；第二階段是中試或生產(chǎn)，確定工藝的實用性，建立生產(chǎn)工藝的實操參數(shù)范圍，對過程進行控制生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的產(chǎn)品。工藝研究所確定的參數(shù)是否行之有效，最終需驗證工藝來明確。

廢舊塑料通過有機溶劑輔助軟化造粒、復合再生造粒、熱風循環(huán)加熱熔融造粒等工藝制備成再生塑料，實現(xiàn)廢舊塑料的循環(huán)再利用[2]。再生塑料的工藝研究主要針對再生塑料的制備工藝進行優(yōu)化研究，旨在獲得性能更優(yōu)越的再生塑料顆粒。Mehat Nik-Mizamzul[4]等利用田口方法，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，對4個可控因素（熔體溫度、保壓壓力、注射時間、保壓時間）設(shè)計3水平的試驗，確定制造過程中各因素和水平的最優(yōu)組合，從而優(yōu)化再生塑料制品的力學性能，利用力學性能來評價初級塑料與再生塑料適宜的共混比例，考察再生塑料添加比例對產(chǎn)品力學性能和熔體流動速率的影響，結(jié)果表明，25%再生聚丙烯和75%原生聚丙烯共混制得的產(chǎn)品比100%原生聚丙烯的彎曲模量更強，可見通過優(yōu)化工藝參數(shù)，可以改進再生塑料產(chǎn)品的力學性能;夏炎[5]等考察廢舊塑料相對分子量變化、分子極性變化對造粒的力學性能影響，考察廢舊塑料分子鏈變化、含雜等因素對再生塑料的力學性能影響，從增強修復、抗沖擊性修復、抗雜性修復介紹廢舊塑料再造粒的力學性能修復方法及加工工藝技術(shù)，為建立一條以廢舊塑料為加工主體實現(xiàn)原生塑料性能的再生造粒工藝提供參考；申乾成[6]等建立了一種廢舊丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）塑料再生加工改性ABS塑料顆粒的工藝，包括6個步驟（配料、混料、熔融塑化、擠出、熱處理、造粒），該工藝創(chuàng)新體現(xiàn)在添加劑（增強劑、耐候劑、相容劑和無鹵阻燃劑）和在傳統(tǒng)擠出造粒中間加入熱處理過程，由此來提高再生ABS的機械性能、耐候性能和使用性能。

通過對再生塑料工藝的不斷研究與創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。此外，將再生塑料的再生工藝與環(huán)保要求進行有效結(jié)合，最大化的減少對環(huán)境的危害，也是再生塑料工藝研究和應(yīng)用普及的重要關(guān)注點，不僅可推動再生塑料產(chǎn)業(yè)的進步，也能為環(huán)保事業(yè)貢獻力量。

2 再生塑料的鑒定研究

再生塑料比原生塑料的價格低，使得某些企業(yè)為了利益，將再生塑料非法用于水管、食品類包裝等國家明令禁止使用的領(lǐng)域。3·15晚會曾對一些企業(yè)使用再生塑料生產(chǎn)水管的行為進行曝光；在肉菜市場仍有一些綠色、紅色塑料袋流通，用于青菜、肉類打包，這些顏色鮮艷的包裝袋大多是家庭作坊用再生塑料制成的。為了對再生塑料市場進行監(jiān)管、提高再生塑料產(chǎn)品質(zhì)量水平、保障消費者/使用者的身體健康，開展再生塑料的鑒定研究，成為了廣大科研工作者的重要研究領(lǐng)域。

Pe?alver Rosa[7]等通過靜態(tài)頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法的創(chuàng)新非靶向法測量原生聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和不同含量的再生PET樣品的揮發(fā)性有機物分布，建立了具有161個塑料材料有機物特征的圖譜，利用揮發(fā)性指紋圖譜與化學計量學方法相結(jié)合來區(qū)分原生PET和再生PET，應(yīng)用基于偏最小二乘（PLS）回歸的統(tǒng)計模型來量化PET樣品中再生塑料的含量；王成云[8]等通過熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)用法結(jié)合保留指數(shù)，利用聚烯烴在再生過程中產(chǎn)生的醇、醛、酸、酚等9種特征物質(zhì)作為標識物來鑒別聚烯烴是否為再生聚烯烴塑料；王成云[9]等通過原生塑料與再生塑料的差示掃描量熱儀（DSC）曲線上熔融焓與結(jié)晶焓的差異性來快速鑒別原生塑料與再生塑料，利用熔融焓來計算單一組分再生塑料的含量，利用再生塑料熔融峰平均熱流的差異來計算雙組分再生塑料中各組分的含量，建立的DSC定量再生塑料含量方法與高分辨熱重（TG）分析結(jié)果的差異小于4%；張書敏[10]等通過感官檢驗、手工分揀、紅外光譜分析、灰分檢測和粉末含量檢測等技術(shù)手段，分析研究再生塑料顆粒的7種典型特征：聚合物組分不一致、夾雜物、表面油污、塑料粉末、顆粒粘連、不同色系顆?；旌?、灰分不一致，再結(jié)合生產(chǎn)工藝，推斷再生塑料顆粒可能得產(chǎn)生來源為機頭機尾料、過渡料、掃地料等。

再生塑料的鑒定方法可分為兩個類別：第一個類別采用傳統(tǒng)的簡單鑒定法，主要通過塑料的理化特性進行鑒定，如感官檢驗、灰分檢測、密度測試等；第二個類別采用高精尖設(shè)備的儀器分析法，如紅外光譜法（FT-IR）、拉曼光譜法(Ram)、熱裂解/氣質(zhì)聯(lián)用法(PY/GC-MS)、差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析法(TG)等。儀器分析法是開發(fā)便捷可行的鑒定再生塑料方法的優(yōu)良手段，其利用再生塑料在再生過程中會發(fā)生降解，使得各種層級的聚合物都混合在一起，通過對再生塑料這典型特征的分析，來鑒定和定量再生塑料。FT-IR法和Ram法，利用再生塑料不純凈（夾雜外來雜質(zhì)）、多種材質(zhì)共混、低分子化合物等體現(xiàn)出來與原生塑料不一樣的分子結(jié)構(gòu)和化學鍵等進行鑒定；PY/GC-MS法利用再生塑料在再生過程中塑料會被氧化，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、清洗劑殘留、抗氧劑降解等產(chǎn)生特征物進行鑒別；DSC法利用再生塑料中雜質(zhì)影響再生塑料的重結(jié)晶，不均勻的晶型結(jié)構(gòu)使得再生塑料的DSC曲線有別于原生塑料，通過熔融峰、結(jié)晶峰、熱焓等鑒定再生塑料的含量等；TG法利用再生塑料中物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、熱分解情況的差異進行鑒定。

3 再生塑料的應(yīng)用研究

應(yīng)用研究是帶有特定的應(yīng)用目的：一是基礎(chǔ)研究成果的延伸，對基礎(chǔ)研究成果進行發(fā)展，確定基礎(chǔ)研究成果的可能用途；二是根據(jù)具體的、預定的目標，對所應(yīng)采取的新方法和途徑進行確定。再生塑料的應(yīng)用研究是將對再生塑料的理論研究發(fā)展成為實際運用，通過應(yīng)用研究為實際問題的解決提供科學依據(jù)。

付麗麗[11]等以主要成分為聚乙烯（PE）的廢舊塑料瓶（桶）料為主體材料，加入主要成分為ABS樹脂的廢舊電視機外殼料量為5%～30%，兩者進行共混改性，考察廢舊ABS樹脂加入量對熔體流動速率（MFR）、拉伸性能、沖擊強度的影響，進而確定最佳加入量，結(jié)果表明，廢舊ABS樹脂加入量為20%時，綜合性能最佳，通過廢舊電視機外殼料的加入，提高廢舊塑料瓶（桶）的強度與韌性；Jubinville Dylan[12]等采用熱機械工藝模擬回收聚乳酸（PLA）、馬來酸-聚乳酸(PLA-g-MAH)，并研究了熱機械工藝對PLA、PLA-g-MAH的結(jié)構(gòu)和物理化學性能的影響，將再生PLA、PLA-g-MAH與純木粉、改性木粉（WF）混合制成生物復合材料，WF的加入對PLA的結(jié)晶度和模量產(chǎn)生了顯著的影響，此類木塑復合材料具有優(yōu)異的耐水性和尺寸穩(wěn)定性；劉江榮[13]等采用再生PE塑料代替天然骨料，研究不同代替量（10%、20%、30%、50%、70%）時，再生PE塑料改性混凝土的表觀密度、吸水性、抗壓強度、劈裂抗拉強度、彈性模量、荷載-位移曲線等基礎(chǔ)物理力學特性，并通過微觀結(jié)構(gòu)分析來探究改性機理，結(jié)果表明，在保證工程安全性的基礎(chǔ)上，以再生PE塑料代替天然骨料，對于緩解資源、保護環(huán)境有重要意義；J.Thorneycroft[14]等研究了再生塑料在混凝土配比中部分代替細砂，從材料組成、粒徑、處理方法等出發(fā)，對11鐘新型混凝土配合比進行了評價，確定了適宜的再生塑料代替細砂的比例，結(jié)果表明，再生塑料代替細砂的比例為10%時，可以很好的保證加入再生塑料混凝土的結(jié)構(gòu)性能；馬嘉琛[15]用廢膠料、再生塑料、聚乙烯蠟對基質(zhì)瀝青進行復合改性制備出橡塑復合高黏改性瀝青（RPRA），該瀝青高低溫黏度可控，通過評測路用性能確定三種改性劑的最佳添加量，分析探索了RPRA的黏附性能、高低溫六邊形、黏彈性，并對微觀結(jié)構(gòu)、分子量分布等進行分析，結(jié)果表明，三種改性劑配合比為廢膠粉20%、再生塑料5%和聚乙烯蠟3%時，RPRA各項性能指標與性價比良好，改性劑的加入瀝青的性能得到改善（如抗車轍性能、感溫性、抗瞬時形變、抗永久形變），微觀結(jié)構(gòu)分析顯示廢膠料、再生塑料、聚乙烯蠟的加入強化了體系交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子量分布分析顯示改性劑的加入，使RPRA中大分子比例下降，相容性得到改善。

再生塑料的應(yīng)用研究是運用基礎(chǔ)研究成果及有關(guān)的知識，為創(chuàng)造新產(chǎn)品、新方法、新技術(shù)、新材料的技術(shù)基礎(chǔ)所進行的研究。再生塑料目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于家居建材、玩具、生活用具等行業(yè)。Fibertex個人護理公司用再塑PP材料生產(chǎn)系列非織造布、立白集團將再生塑料應(yīng)用到產(chǎn)品包裝中、宜家用再生塑料制造家具、樂高用再生塑料生產(chǎn)積木……當科學家在南極洲的雪中、在人體血液中發(fā)現(xiàn)微塑料，保護賴以生存的環(huán)境引起了共鳴，塑料的再生利用是一種必然趨勢，隨著不斷的研究，再生塑料將被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。

4 再生塑料的相關(guān)標準

表1展示了再生塑料的相關(guān)標準，主要涵蓋原料、性能評價、鑒定、制品等。對于性能評價，主要針對氣味、有毒有害物質(zhì)（重金屬、多溴聯(lián)苯及其他有機物等）、理化性能等，規(guī)定測試方法，進行評價；對于再生塑料制品（管材、編織袋、拼裝沼氣池）的評價，傾向于制品使用性和安全性，尤其側(cè)重物理機械性能，如拉伸性能、耐熱性能、跌落性能等；對于再生塑料的鑒定，主要采用了紅外光譜分析法、裂解-氣相/質(zhì)譜聯(lián)用法、元素分析法、差式掃描量熱法、物理分析法、化學分析法等。

表1 再生塑料相關(guān)標準情況

2021年10月發(fā)布的再生塑料系列標準（GB/T 40006.1—GB/T 40006.12）特別規(guī)定了放射性要求。放射性對生物的危害是顯而易見，不容忽視的。在放射性核素檢測領(lǐng)域中最常見的是α、β、γ射線。γ射線會產(chǎn)生γ粒子，γ粒子穿透力很強，能穿透人體和建筑物，對人體造成直接傷害；α、β射線分別產(chǎn)生α、β粒子，這兩種粒子雖然穿透力小，但是電離能力強，倘若吸入體內(nèi)，就會永久停留在體內(nèi)，對人體內(nèi)部造成損傷?？茖W家已在人體血液中發(fā)現(xiàn)微塑料，帶有放射性物質(zhì)的再生塑料也會降解為微塑料進入人體，從而對人體產(chǎn)生嚴重的傷害。山東黃島口岸曾截獲來自美國進口廢塑料，該廢塑料外照射貫穿輻射吸收劑量率最大值為0.575 μGy/h，相當于5.037 mSv/a,已經(jīng)大于GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規(guī)定的公眾人員所受當量劑量最大值1mSv/a，可見再生塑料放射性不容忽視。對再生塑料進行放射性檢測具有重要意義，是保障大家安全的可靠舉措。

5 展望

人們的綠色環(huán)保意識隨著生活水平的不斷提高而不斷增強，節(jié)約能源和保護環(huán)境獲得了大家的共識。大多數(shù)不可降解塑料埋在地下幾百年都不會降解，回收利用廢舊塑料是一種必然趨勢。通過塑料的回收再利用，可以避免大量的塑料廢棄品隨處丟棄，從而防止動物吞食，是保護生態(tài)平衡的有力手段；再生塑料的價格低于原生塑料，可以根據(jù)實際需要，加工特定方面的屬性，生產(chǎn)制造出對應(yīng)的產(chǎn)品，進而有效減少資源流失；塑料是通過石油煉制而成的產(chǎn)品，對于有限的石油資源，廢舊塑料的再生利用是節(jié)約石油資源的重要措施。展望未來，再生塑料在工藝、鑒定、應(yīng)用等方面都具有廣闊的發(fā)展空間，等待相關(guān)科技人員去發(fā)掘。

再生塑料在發(fā)展的道路上需要從全生命周期去管理，統(tǒng)籌規(guī)劃。

（1）做好產(chǎn)業(yè)區(qū)域劃分，從全國布局再生塑料產(chǎn)業(yè)鏈，大力實施“綠色、低碳、循環(huán)、生態(tài)”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方略，推進健康可持續(xù)發(fā)展。

（2）做好全生命周期每個環(huán)節(jié)的技術(shù)保障，解決再生塑料行業(yè)面臨的難題（如提高物理性能、同級閉環(huán)循環(huán)、多次循環(huán)利用等），大力推廣產(chǎn)品可回收再生設(shè)計理念，從源頭去剔除對廢舊塑料回收再生不利的影響元素。

（3）做好技術(shù)方法的開發(fā)與標準化，完善現(xiàn)有標準體系，對于高效快捷的技術(shù)方法要及時轉(zhuǎn)化為便于推廣應(yīng)用的標準，以利于再生塑料的市場監(jiān)管與質(zhì)量提升。