热固性塑料、热塑性塑料和环境

热固性塑料、热塑性塑料和环境

塑料。当你听到这个词时会想到什么?不幸的是,对于很多人来说,这是这张图片的某个版本。我们一直被溢出的垃圾填埋场和被污染的自然环境充满容器、包装和廉价消费品的图片所困扰,这些商品的使用寿命极短。

在大多数情况下,生命周期是一次性的,之后它们就会被丢弃。但公众对环境垃圾的看法并不能反映所有塑料制品的真实情况。当我们谈论环境影响时,并非所有塑料都是生而平等的。

热塑性材料与热固性材料

虽然某些类型的塑料无疑是问题的一部分,但其他类型的塑料实际上是解决方案的一部分。

绝大多数塑料废物是热塑性塑料。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯和聚酰胺(或尼龙)等材料是制造包装材料和饮料瓶等一次性用品的最常用材料。这些材料重量轻、价格低廉、可熔融加工、可再加工,并且易于模塑成各种形状。但这种多功能性是一把双刃剑。由于吹塑热塑性塑料饮料瓶等物品非常便宜且易于更换,因此它们在使用一次后就会进入废物流。

虽然一些热塑性塑料是可回收的,但我们现在知道只有一小部分进入回收流程。从80年代开始,市政回收计划似乎提供了一种方法,可以同时减少一次性热塑性塑料对环境的影响,并减少垃圾填埋场的废物量。然而,即使是最好的市政回收计划对减少塑料垃圾的影响也微乎其微。平均而言,通过此类计划收集的塑料中只有9%实际上最终被回收利用。其余的最终进入垃圾填埋场和焚化炉。回收过程本身是昂贵的、资源密集型的,并且通常会导致材料的物理性能低于未回收的材料。

与热塑性塑料形成对比的是热固性塑料。不饱和聚酯、乙烯基酯和环氧树脂等热固性塑料在加热时会保持其强度和形状。它们还具有出色的强度,通常可与金属或混凝土等不太通用的材料相媲美,并且可以加工成各种形状和尺寸。

与热塑性塑料不同,大多数由热固性塑料制成的物品不适合一次性使用。它们高度的耐化学性和耐候性、耐温性和机械性能使其非常适合在广泛的应用和环境中长期使用。

热塑性塑料与热固性塑料:环境影响

最近的一项研究对与废塑料相关的潜在环境危害进行了排名。全球垃圾的第一大贡献者是聚乙烯(PE),每年产生9700万吨垃圾,聚丙烯(PP)以5500万吨位居第二,PET以3200万吨位居第三。PE、PP和PET代表构成绝大多数一次性消费品的热塑性塑料。

在最常进入全球废物流的36种材料中,只有4种是热固性材料。进入全球废物流的所有热固性塑料的总和为805万吨。相比之下,每年产生1.84亿吨PE、PP和PET热塑性塑料废物。这些数字表明,由于它们非常适合长期使用,因此热固性塑料以远低于热塑性塑料的速度进入全球废物流。

热塑性塑料与热固性塑料:微塑料的形成

还有一个问题是,当这些材料进入环境时会发生什么。由于塑料废物的绝对数量,全球废物流中有大量塑料泄漏到环境中。也许最熟悉的例子是大太平洋垃圾带,这是北太平洋海洋垃圾的漩涡。该贴片主要由称为微塑料的微小塑料碎片组成。

塑料垃圾在海洋环境中分解成微塑料直接取决于密度。前两种热塑性废料——PE和PP——的密度低于水。当废塑料的密度小于水的密度(约1.0 g/cm 3)时,它们会漂浮到表面,在那里它们会因波浪、水流等而受到生物降解、紫外线降解和机械磨损。这会产生微塑料颗粒最后变成漂浮的海洋垃圾,最终聚集成大太平洋垃圾带这样的地层。

与PE和PP不同,大多数热固性材料的密度都比水大。例如,不饱和聚酯的密度通常约为1.12 g/cm 3。热固性材料还经常与填料和其他增强材料(如玻璃和碳纤维)结合使用。这些增强材料在纤维增强塑料(FRP)等产品中的存在进一步增加了它们的密度并使其不易降解。

当热固性产品确实进入环境时,它们较高的密度会导致它们下沉,从而大大降低人类接触的可能性。这些密度较大的物质沉积在海床上,它们的表面被细菌和藻类定殖。细菌和藻类的涂层保护它们的表面免受紫外线降解和机械磨损,从而显着减少降解。这意味着热固性材料不太可能转化为塑料微粒,即使确实发生降解,它们较高的密度也会导致它们沉降到海床上。

热固塑料:更环保的选择

正如我们已经了解到的,与热塑性塑料相比,全球废物流中由热固性塑料产生的比例要小得多。我们还知道,当热固性塑料进入环境时,它们的影响远低于密度较低的热塑性塑料,如PE和PP。但是热固性塑料还能做些什么来最大限度地减少我们对环境的影响呢?

我们都听说过3 R:减少、再利用、回收。虽然热塑性塑料可以回收利用,但我们现在知道这些材料中只有一小部分(约9%)真正进入了回收流程。我们还知道,由于大多数热塑性塑料产品都是一次性使用的,因此通常不会重复使用。因为它们是一次性物品,它们不会减少产生的废物量,而且实际上会产生相反的效果,鼓励增加一次性物品的生产。因此,热塑性塑料在所有三个Rs上均不及格。

热固性塑料通常不被视为可回收材料,尽管这种情况正在迅速改变。不饱和聚酯等热固性材料可以化学回收——转化回原材料或单体——并用于制造新产品。

由于其出色的物理性能和耐用性,热固性和FRP产品设计用于在延长的使用寿命内重复使用。即使在盐酸储罐等极为严苛的应用中,FRP的使用寿命也超过20年。这具有鼓励重复使用和减少进入废物流的废热固性材料数量的综合效果。

即使是废弃的热固性产品也可以重复使用或改变用途。来自热固性FRP的玻璃纤维可以去除并转化为复合材料中使用的填充材料。FRP本身可以被粉碎或造粒,并在建筑材料等应用中用作填料。热固性塑料还有助于延长老化建筑物和基础设施的使用寿命,方法是用FRP进行改造以增强结构稳定性。

结论

热固性材料显然在至少两个R方面获得及格分数——减少和再利用——目前正在努力提高FRP和其他热固性材料的可回收性。同样明显的是,纤维增强塑料等热固性材料对环境的影响明显小于热塑性塑料。我们可以做很多事情来减少我们产生的塑料废物的数量,并减少我们产生的废物对环境的影响。与一次性热塑性塑料相比,使用更耐用、多用途的材料(如热固性塑料)可以大大有助于实现这些目标。

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