第三節(jié)　廢舊塑料鑒別技術(shù)

塑料的種類繁多，每種塑料都有自己獨(dú)特的分子鏈結(jié)構(gòu)，即使用相同單體合成的塑料，由于其分子鏈結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度等不同，產(chǎn)品性能也可能完全不同，如聚乙烯（PE），都是乙烯單體合成的，卻有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）等種類，性能都各不相同，UHMWPE與其他品種的PE性能相差更是懸殊。同樣的，PP、PS等其他塑料也有不同品種。除非有特殊目的需將兩種或兩種以上的塑料以特定的比例和工藝進(jìn)行共混改性外，不同品種的塑料是不能混合在一起使用的。因?yàn)椴煌芰系南嗳菪浴⑷埸c(diǎn)等性能不同，會(huì)導(dǎo)致根本無法加工；或者即使能加工；制品的性能也會(huì)大大降低。在某些塑料制品的加工中，如吹塑膜，即使混有很少量異種塑料或雜質(zhì)，都會(huì)使吹塑膜破裂而無法加工。

某些塑料制品，由于其自身要求、經(jīng)濟(jì)性等方面的原因，一般都使用某一種類的塑料，如飲料瓶大多用PET（過去也曾廣泛用PVC，現(xiàn)在因食品安全等原因已很少用PVC）；家電、儀器儀表的外殼、汽車保險(xiǎn)杠等大多用ABS；機(jī)械零件（如齒輪）大多用PA（尼龍）或ABS；塑料雨衣、臺(tái)布、電線套管、吹氣玩具、較低檔次的塑料涼鞋、鞋底、拖鞋、人造革等用軟PVC；塑料桶、食品袋、藥品包裝瓶用PE；微波爐用品、上水管、（一次性）塑料水杯、蓄電池殼大多用PP；牙刷柄、果盤、燈罩等用PS；眼鏡框、廣告牌多用PMMA；陽光板、奶瓶、各類光盤、大容量水桶用PC；下水管、穿線管、塑料地板、塑料門窗多用UPVC；電器開關(guān)、插座、儀表殼、汽車方向盤等多用PF；輸油管、氧氣瓶、冷卻塔、貯罐、小漁船多用PF等或多用由EP或UP制成的玻璃鋼；海綿、合成革多用PU等。

一般將熱塑性塑料分為結(jié)晶和非結(jié)晶兩類。結(jié)晶性塑料外觀呈半透明、乳濁狀或不透明，只有在薄膜或薄壁制品時(shí)有可能呈透明狀；非結(jié)晶性塑料一般呈透明狀。熱固性塑料大多含有填料，為不透明制品。熱固性塑料和熱塑性塑料的最大區(qū)別在于是否可熔、可溶，因此鑒別這兩者最有效的方法之一是加熱或溶解。

鑒別廢塑料種類的方法主要有：外觀鑒別法、密度鑒別法、塑化溫度鑒別法、燃燒鑒別法等。

一、外觀鑒別法

外觀鑒別法是最常用、最簡(jiǎn)單且比較有效的方法，很多塑料制品的初步鑒別都可以用這種方法來完成。我們后面講到的人工分離時(shí)也主要靠外觀鑒別法，這種方法要求鑒別者有較為全面的塑料專業(yè)知識(shí)，尤其是對(duì)常用塑料的種類及其力學(xué)性能、加工方法、基本用途、外觀特征要有較全面的了解。一些高分子材料的直觀鑒別如表1-4所示。

二、燃燒鑒別法

高分子材料大部分都能燃燒，由于結(jié)構(gòu)的不同，其燃燒特征也不相同，通過燃燒可以簡(jiǎn)便且非常有效地鑒別塑料，判斷屬于哪種塑料。燃燒鑒別法非常簡(jiǎn)單，剪取一小塊塑料試樣，用鑷子夾住塑料試樣，放在燃燒的酒精燈上，觀察燃燒的難易程度、火焰光澤、煙的濃淡及自熄情況，同時(shí)聞其氣味，用以判斷屬于哪種高分子材料。燃燒試驗(yàn)主要觀察下列現(xiàn)象：試樣是否能燃燒？試樣離開火焰是否能自熄？火焰的顏色、亮度是否帶黑灰或火星濺出等？試樣是否變形？龜裂？是否熔融？是否滴落？滴落物是否繼續(xù)燃燒？有否結(jié)焦？殘留物的形狀如何？聲響？氣味？主要塑料燃燒特性和鑒別分別見表1-5和圖1-4。

三、密度鑒別法

密度鑒別法又稱重選法，也是一種簡(jiǎn)易鑒別塑料的方法。塑料的品種不同，其密度也不同，可利用密度的差異來鑒別塑料的品種，或者利用塑料的沉浮來鑒別塑料的類別，但密度鑒別法很少單獨(dú)用于塑料的鑒別，總是和其他方法配合起來使用（見表1-6和表1-7）。

四、儀器分析鑒別法

1.熱分析鑒別法

高分子材料可通過熱分析來鑒別。差熱掃描量熱分析（DSC）技術(shù)可測(cè)定高分子在升溫或降溫過程中的熱量變化；熱失重分析（TGA）可測(cè)定聚合物的熱分解溫度；熱機(jī)械分析（TMA）可測(cè)定高分子的熱轉(zhuǎn)變溫度T_g。通過這些技術(shù)的應(yīng)用可得到塑料的熔點(diǎn)、軟化點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度及結(jié)晶溫度等，從而判斷塑料的種類。

2.中紅外線（MIR）光譜鑒別法

MIR光譜的波數(shù)為4000～700cm^-1，一般聚合物的MIR光譜是確定的，而且直接與聚合物的特定化學(xué)鍵相關(guān)。利用這點(diǎn)可對(duì)PE、PP、PVC、ABS、PC、PA、PBT、EPDM等塑料品種進(jìn)行鑒別。MIR技術(shù)對(duì)塑料具有較強(qiáng)的識(shí)別能力，但分析測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)（≥20s）。

3.近紅外線（NIR）光譜鑒別法

NIR光譜的波數(shù)為14300～4000cm^-1，適用于大多數(shù)通用塑料及工程塑料（PE、PP、PVC、PS、ABS、PET、PC、PA、PU等）的鑒別，因此NIR技術(shù)應(yīng)用較廣。該法快捷、可靠，響應(yīng)時(shí)間短，靈敏度高，穿透試樣的能力比MIR強(qiáng)。同時(shí)，NIR光譜儀無運(yùn)動(dòng)部件，易維修，可在惡劣環(huán)境下工作，這對(duì)廢舊塑料回收系統(tǒng)是特別可貴的優(yōu)點(diǎn)。但NIR技術(shù)一般不適于鑒別黑色或深色的塑料，且NIR圖譜中的某些峰有時(shí)不清晰，但是正在研究的某些新光源可在很大程度上克服這一缺點(diǎn)。圖1-5是利用一些基團(tuán)的特征譜帶進(jìn)行肯定法或否定鑒別塑料。圖1-6是高分子材料的紅外光譜中主要譜帶的波數(shù)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系圖，用于高分子的快速鑒別。

4.激光發(fā)射光譜分析（LIESA）鑒別法

LIESA鑒別法被證明是一種快速鑒別塑料的方法，用時(shí)不超過10s，可穿透樣品，而且可用于鑒別黑色樣品，LIESA要求驟熱聚合物（高達(dá)200℃），然后記錄聚合物的發(fā)光特征，這依賴于聚合物的熱導(dǎo)率和比熱容。

5.等離子體發(fā)射光譜法等

等離子體發(fā)射光譜技術(shù)是通過兩金屬電極產(chǎn)生電火花燒焦塑料產(chǎn)生的原形質(zhì)釋放出的光譜來鑒別塑料的成分。發(fā)射光會(huì)被一個(gè)與PC機(jī)相連的分光計(jì)收集分析，這種技術(shù)可以鑒別很多塑料，甚至可以鑒別塑料中是否存在重金屬或鹵素添加劑。該方法方便快捷，鑒別大多數(shù)聚合物不超過10s，探測(cè)PVC和PVC的穩(wěn)定劑只需2s。

6.X射線熒光（XRF）鑒別技術(shù)

XRF是一種專門鑒別PVC的方法。在X射線的照射下，PVC中的氯原子放射出低能X射線，而不含氯的塑料反應(yīng)則不同。由高能X射線組成的入射光束（主光束）激發(fā)目標(biāo)原子，使其激發(fā)出外層電子（K級(jí)電子）；片刻后，激發(fā)的離子回到基態(tài)，產(chǎn)生與入射光譜類似的熒光譜。但是由于熒光的時(shí)間延遲，這種光譜不像源光譜那樣持續(xù)，因而使XRF與背景對(duì)比度高，靈敏度也很高。由于PVC中含氯量幾乎達(dá)50%，所以可以用XRF來鑒別。

五、綜合鑒別法

以上介紹的各種塑料鑒別法，都有其局限性，只能作為參考，在使用簡(jiǎn)單鑒別法時(shí)應(yīng)綜合使用各種方法，相互參考，借鑒，如圖1-7所示，即廢塑料綜合鑒別法。