Полипропиленово (PP) фолио е едно от петте най-широко произвеждани общи пластмаси в света. Използва се широко в опаковки за храни, селскостопански филми и индустриални опаковки. Според данни от индустрията Китай генерира повече от 8 милиона тона отпадъци от полипропиленово фолио всяка година, но комбинираният процент на рециклиране все още е под 25%, значително по-малко от над 40% в развитите страни. Това не само води до повече от 100 милиарда долара загуба на ресурси всяка година, но също така генерира значително замърсяване с микропластмаса чрез изгаряне, депа и други средства, което представлява заплаха за екологичната безопасност. Този документ анализира предизвикателствата и посоките за пробив на рециклирането на полипропиленова мембрана от три измерения: технологично затруднение, път на иновации и индустриално сътрудничество.
Анализ на основните технически затруднения
1.1 Предизвикателства при разделянето на композити
Съвременните полипропиленови (PP) фолиа често използват многослойна ко-екструзионна технология, съчетаваща материали като PE, PET и алуминиево фолио, за да отговорят на функционалните изисквания. опаковките за закуски например могат да бъдат съставени от три слоя --PP/PE/алуминиево фолио --с алуминиев слой тънък от 7 микрона, което прави физическото разделяне 300% по-трудно. Традиционните техники за термично отстраняване изискват работа при температури над 220 градуса, което може лесно да доведе до прекъсване на молекулярната верига на РР, което води до диапазон на флуктуация на разтопения поток (MFR) ± 15 g/10 min за рециклирани материали, което не е подходящо за приложения на продукти от висок клас.
1.2 Трудности при контролиране на замърсяването с примеси
PP films are easy to absorb impurities such as ink, adhesives and organic pollutants during recycling. Experiments show that the tensile strength of unwashed recycled polypropylene decreased by 32% and the impact strength decreased by 45%. Existing cleaning processes face a challenge: high temperature water washes (>80 градуса ) премахват 90% от органичната материя, но предизвикват окислително разграждане на РР, докато измиванията при ниска температура изискват два пъти повече време за обработка, а останалите примеси все още са 2,3 пъти по-високи от индустриалните стандарти.
1.3 Влошаване на производителността на механизмите на рециклирани материали
Полипропиленовата молекулярна верига е склонна към -разкъсване по време на повтаряща се термична обработка, което води до намаляване на кристалността. По време на всеки цикъл на рециклиране температурата на топлинно изкривяване на РР намалява средно с 8 градуса, а точката на омекване на Vicat намалява с 12 градуса. Експерименти от едно предприятие показаха, че след три цикъла на рециклиране пропускливостта на светлината на полипропиленовите филми е намаляла от 92 процента на 78 процента, а свойствата на кислородната бариера са намалели с 40%, ограничавайки използването на продукти с ниска-добавена-стойност.
1.4 Технологията за интелигентно сортиране изостава.
Традиционното ръчно сортиране е само 0,8 тона/човек/ден, с процент на грешка от 18% на сто. Въпреки че оборудването за сортиране на спектроскопия в близка{3}}инфрачервена (NIR) област може да разпознае характерния пик на полипропилена, точността на откриване на филми под 20 микрона е по-малко от 75%. Полевите тестове в базата за рециклиране показват, че съдържанието на примеси от PET в сместа е 3,2%, което директно е причинило съдържанието на прах в извлечените пелети да надвишава 2,8 пъти.
Иновативни пътеки за пробив
2.1 Технология за деконструкция на композитна структура
Отстраняване на контролирано термично напрежение: разделяне на интерфейса PP / PE разделяне на интерфейса чрез комбиниране на стъпаловидно нагряване (120 градуса → 160 градуса → 190 градуса) с диференциално налягане при валцоване. Разработената от изследователски институт система за контрол на температурата с две- зони има 91%% степен на отлепване на алуминиево фолио и 98,5% степен на възстановяване на полипропилен.
Разделяне-подпомогнато с разтворител: РР слой се разтваря селективно при 65 градуса с помощта на смес от циклохексан/хептан. Експериментите показват, че процесът може да намали остатъците от PET до под 0,3%, степента на възстановяване на разтворителя до повече от 95% и енергийната консумация на единица до 42%.
Плазмено ецване: Обработените с-кислородна плазма филмови повърхности нарушават-свързването на алуминия с кислород. Експерименталните резултати показват, че след 120 секунди обработка, якостта на алуминиевия слой е намалена от 2,1 N/15 mm на 0,3 N/15 mm.
2.2 Усъвършенствани системи за пречистване
Ултразвуково подпомагано почистване: При честота от 40 kHz, комбинирано с ензимни добавки, степента на отстраняване на мастилото достига 99,7% и времето за почистване е намалено до една трета от това при традиционните методи. Якостта на опън на рециклираните от предприятието материали, прилагащи технологията, достигна 38 MPa, което е 95% от оригиналния стандарт за материал.
Суперкритична CO2 екстракция: 99,2% остатъци от пластификатор могат да бъдат отстранени при 31 градуса C и 7,4 MPa. Тестове от изследователски институт показаха, че рециклираните полипропиленови филми, третирани със свръхкритичен CO2, отговарят на ограниченията за миграция на регламента REACH на ЕС.
Отстраняване на примеси с електромагнитна индукция: разделяне на метални примеси с високочестотно променливо магнитно поле, скорост на отстраняване на частици с диаметър над 50 микрона 99,9%%. Линиите за рециклиране, прилагащи тази технология, намаляват проводимостта на възстановени частици до 0,01 μS/cm, отговаряйки на изискванията за -хранителни продукти.
2.3 Технология за подобряване на регенерацията на производителността
Технология за наномодифициране: Добавянето на 2% нано-силициев диоксид увеличава якостта на удар на регенерирания PP с 40% и температурата на топлинно изкривяване с 15 градуса. Домашните нанокомпозити на предприятието са успешно използвани в производството на брони, постигайки модул на огъване от 2400 MPa.
Технология за контролирано разграждане: Индуцираното от пероксид-бета-разцепване намалява индекса на полидисперсност на възстановения полипропилен от 3,8 на 1,9. Резултатите показват, че третирането с контролирано разграждане може да подобри стабилността на скоростта на потока на стопилката на регенерираните материали с 35%.
In situ изпаряване напрежението на междуфазното напрежение на смесите PP/PE беше намалено с 62%% с помощта на PP-g-MAH съвместими средства. Степента на удължаване на счупването на разработеното от предприятието съединение достига 320%, което е подходящо за устойчивост на пробиване на селскостопански мулч.
2.4 Надстройки на оборудване за интелигентно сортиране
Мултиспектрално синтезирано разпознаване: Интегрираните близко-инфрачервени, Раманови и терахерцови (THz) сензори позволяват 3D моделиране на дебелината на филма, състава и нивата на замърсяване. Експериментите с производителите на оборудване показват, че технологията е била 98,7 процента точна при сортиране при скорост на обработка от 5 тона на час.
Системи за визуална инспекция с изкуствен интелект: Въз основа на алгоритми за задълбочено обучение, тези системи могат да идентифицират дефекти с размер до 0,1 mm2. Базата за рециклиране, прилагаща технологията, е намалила нивата на дефектни продукти от 2,3 процента на 0,15 процента, спестявайки повече от 8 милиона долара годишно.
Платформа за проследяване на блокчейн: RFID таговете записват филма с данни за целия жизнен цикъл за прозрачно управление от възстановяване до регенериране. Пилотната работа показа, че технологията е довела до 90% увеличение на ефективността на проследяване на суровините и 90% намаляване на споровете за качество.
3. Стратегия за развитие на индустриалното сътрудничество
3.1 Иновация в предния-дизайн
Насърчаване на промишлени насоки за проектиране на рециклируеми пластмасови продукти, които изискват полипропиленови филми с еднакви грешки в дебелината под 5%, за да се избегнат композитни структури. Разработеното от предприятието еднослойно-слойно PP фолио възстановява 99,2%, а цената на рециклирания материал е с 28% по-ниска от тази на композитното фолио.
3.2 Изграждане на централната речна мрежа.
Създайте три{0}}етапна система от „станция за рециклиране на общността-регионални центрове за сортиране-професионални бази за обработка“, оборудвана с интелигентно оборудване за компресиране за намаляване на транспортните разходи. Данните от пилотния град показват, че моделът намалява радиуса на възстановяване до 3 км и подобрява ефективността на събиране с 40%.
3.3 Край-Използване на разширението на приложението
Подгответе бяла книга за приложенията на рециклирана пластмаса, уточнявайки коефициентите на използване в секторите на автомобилостроенето, електрониката и опаковките. Един производител на автомобили е увеличил използването на рециклиран полипропилен до 15%, намалявайки въглеродните емисии с 12 000 тона на автомобил годишно.
3.4 Политика и стандартна поддръжка
Предлагат се стандарти за класифициране на рециклирана пластмаса, за да се класифицира рециклираният полипропилен в хранителен, индустриален и строителен клас. Възстановяването на 70% ДДС за фирми, използващи рециклирани материали, се очаква да увеличи маржовете на печалба с 5,2 процентни пункта.
Бъдещи перспективи
С пробива в технологията за химическа деполимеризация, рециклирането на полипропиленово фолио преминава от „физическо възстановяване“ към „молекулярно възстановяване“. Процесът на каталитичен крекинг, разработен от изследователски институт, превръща остатъците от полипропиленови отпадъци в пропиленов мономер със 78% добив и 99,95% чистота на продукта. До 2030 г. процентът на рециклиране на полипропиленово фолио в Китай се очаква да достигне 45%, а размерът на пазара на рециклирани материали надхвърля 30 милиарда юана, образувайки клъстер за зелена индустрия от стотици милиарди юана.
Заключение:
Рециклирането на полипропиленови филми представлява ключова битка срещу „бялото замърсяване“. Чрез технологични иновации можем да преодолеем тези затруднения при разделянето, трудностите при пречистването и влошаването на производителността и да изградим цялостна верига за приложение за-рециклиране-регенериране-, която може не само да реализира цикъла на ресурсите, но и да култивира нови точки на икономически растеж. Това ще изисква съгласувани усилия от правителства, фирми и изследователски институции за трансформиране на индустрията чрез технологични иновации и предоставяне на Китай на решения за справяне с глобалното замърсяване с пластмаса.
