日常生活中,塑料袋、塑料椅子、一次性塑料杯等热塑性塑料制品,主要成分是一维线性高分子。其实,还有另一类高分子材料制品,诸如纽扣、玻璃钢、仿瓷餐具、人造革、合成革等热固树脂制品。不同于热塑性塑料,热固性树脂是具有三维网络结构的高分子材料,不溶不熔,具有高强度、耐热性好、抗腐蚀、耐老化等优点。
废弃热固树脂器件以及复合材料加工过程中的边角料是主要的固体污染源之一,目前主要处理方式是焚烧和填埋,不但产生大量的温室气体,还可能排放芳香类、含氮类有毒小分子,污染土壤、大气和水源。
热固性树脂资源化利用是延长其生命周期的有效途径,通过超临界流体解聚、高温热解和氧化降解是国内外研究较多的废弃高分子材料处置技术。但是由于其苛刻的工艺条件,使得材料里的碳有序结构单元被彻底破坏,得到的产物复杂,不具备高利用价值,而且降解过程中不可避免地产生有毒小分子,带来环境问题。
对于纽扣、市政玻璃钢管道、化工玻璃钢储罐、人造石等市场上大量存在的不饱和聚酯废弃物,可以选择性打开不饱和树脂中的酯键,得到苯乙烯与顺酐共聚的苯乙烯—马来酸酐树脂及邻苯二甲酸、二元醇等化学品,可应用于油墨、涂料及各种调节亲水亲油性能的改性剂。
热固树脂高分子材料当中的乙烯基酯树脂,通常主要用于化工容器、管道内壁,针对耐溶剂及耐高温性能更好的乙烯基树脂,可以通过反应溶剂系统及催化剂的调控,实现乙烯基树脂的化学解聚,解聚产物用于制备聚氨酯,可以高值化利用。
热固性树脂高分子材料当中的成员聚氨酯,在家具材料、建筑保温材料、制鞋制革材料、家电保温材料、体育场馆等日常生产生活领域得到广泛应用。聚氨酯废弃物可以通过催化剂及反应体系的调控,实现系列聚氨酯材料的氨酯键及脲键选择性断裂,得到多元醇及芳香胺两种产品,有利于进一步利用。
密胺树脂广泛应用于仿瓷餐具的生产,对于废弃的高性能热固材料密胺树脂,可以解聚为三聚氰胺或三聚氰酸,这样废弃的密胺树脂就变成了合成化学品的原料。
热固树脂高分子材料存在的形式多种多样,用途广泛,在保护环境、节约能源的前提下,循环使用是解决环境污染的最佳方案。
(作者系中国科学院山西煤炭化学研究所研究员)