聚苯乙烯(PS)泡沫塑料作為電子電器減震包裝、食品保鮮包裝的主要包裝材料被大量使用，這些一次性包裝材料造成嚴(yán)重的“白色污染”。

傳統(tǒng)的PS泡沫塑料回收再生主要是采取熔融擠出造粒的生產(chǎn)工藝，然而聚苯乙烯泡沫廢塑料因自然老化和多次熱加工的熱力學(xué)歷程，會發(fā)生不同程度的熱降解，局部分子鏈發(fā)生斷鏈，其性能較新料至少降低了30%，得不到很好利用，故改善提高聚苯乙烯廢塑料力學(xué)性能的創(chuàng)新意義重大。

上海英科實(shí)業(yè)有限公司成立于2002年，是一家專業(yè)聚苯乙烯泡沫塑料回收和再生應(yīng)用的高科技企業(yè)，現(xiàn)達(dá)年回收廢舊PS泡沫塑料5萬多噸，年產(chǎn)120萬箱仿木框線規(guī)模，相當(dāng)于每年可避免200萬顆樹木被砍伐。

創(chuàng)新思路

目前，改善聚苯乙烯泡沫廢塑料力學(xué)性能的方法主要是添加一種或幾種改性助劑，添加的改性助劑主要有：

1、橡膠類，該類彈性體可顯著提高廢塑料的韌性，但剛度、拉伸強(qiáng)度和加工性能又有不同程度的降低，且此類改性劑價(jià)格較高。

2、納米無機(jī)粒子，利用納米材料自身獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)，可對廢塑料內(nèi)部的缺陷進(jìn)行極好的修飾，從而大幅度提高了廢塑料材料的強(qiáng)度、韌性等。上述兩類助劑是通過物理共混改性，利用加入助劑自身的特點(diǎn)改善聚苯乙烯廢塑料的性能。

本文作者李志杰。

本創(chuàng)新方案研發(fā)生產(chǎn)的聚苯乙烯廢塑料改性劑為分子鏈調(diào)節(jié)劑，該分子鏈調(diào)節(jié)劑可以在螺桿中與聚苯乙烯廢塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，減少聚苯乙烯廢塑料中的分子缺陷，可從分子鏈微觀角度改善分子結(jié)構(gòu)，提高聚苯乙烯廢塑料的力學(xué)性能。

從經(jīng)濟(jì)效益考慮，廢舊塑料回收行業(yè)最大的優(yōu)勢在于成本低，在目前塑料原料價(jià)格基礎(chǔ)上進(jìn)行比較，用廢塑料再加工制成的產(chǎn)品成本，僅為正品原料制成品的50%左右。

創(chuàng)新過程

本技術(shù)采用了具有特殊結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精為包覆劑，該包覆劑具有空腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔具有疏水性，外表面具有親水性，可與一些物質(zhì)形成包合物。

在超聲波的作用下，引發(fā)劑可均勻地分散在空腔的內(nèi)側(cè)，在常溫條件下，該包覆結(jié)構(gòu)基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)揮不了引發(fā)劑本身的活性。

但是在高于100℃時(shí)，環(huán)糊精內(nèi)腔的引發(fā)劑將會逐步釋放出來，與苯乙烯單體或低分子量PS不定向的自由基聚合，減少PS廢塑料中的分子缺陷，故在使用過程既可以保證引發(fā)劑起到增加分子鏈長度的效果，又不會因反應(yīng)劇烈而導(dǎo)致分子鏈的缺陷。

在聚苯乙烯廢棄泡沫塑料再生加工過程中，添加3%分子鏈調(diào)節(jié)劑制備的材料的力學(xué)性能

該創(chuàng)新生產(chǎn)工藝經(jīng)濟(jì)適用、方便快捷，能夠連續(xù)大批量生產(chǎn)，在聚苯乙烯廢塑料回收造?；蚣庸み^程中加入該分子鏈調(diào)節(jié)劑，材料的力學(xué)性能可提高25%左右，制得產(chǎn)品性能基本上達(dá)到新料的標(biāo)準(zhǔn)。

由于本項(xiàng)目的制備工藝過程中，使用了具有特殊空腔結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精，在超聲波的條件下，可以成功地包覆引發(fā)劑，在常溫下，環(huán)糊精內(nèi)腔內(nèi)的引發(fā)劑非常穩(wěn)定，故提高了分子鏈調(diào)節(jié)劑的保存時(shí)間，并且保證在使用過程也不會發(fā)生劇烈反應(yīng)。

在聚苯乙烯廢塑料熱加工過程中，加入分子鏈調(diào)節(jié)劑，在高溫條件下(高于140℃)，環(huán)糊精內(nèi)腔中的引發(fā)劑逐漸釋放出來，與苯乙烯單體或聚苯乙烯發(fā)生不定向的自由基聚合，進(jìn)而使得分子量增長。故可以顯著提高材料的物理化學(xué)性能，它的出現(xiàn)，可能將會開辟聚苯乙烯廢塑料回收和應(yīng)用領(lǐng)域改性的一個(gè)新方向。

創(chuàng)新成果

本創(chuàng)新技術(shù)較傳統(tǒng)的技術(shù)有了極大的提升，再生PS產(chǎn)品純凈度可以達(dá)到99%，產(chǎn)品外觀、性能已與新料無異。項(xiàng)目產(chǎn)品PS再生粒子經(jīng)通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司(SGS)檢測證明：產(chǎn)品合格，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19645-2013《塑料 聚苯乙烯再生改性專用料》和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/0305ZYK 001-2014《聚苯乙烯(PS)再生粒子》的要求。

經(jīng)教育部科技查新工作站(L06)查新結(jié)果：“課題的創(chuàng)新點(diǎn)具有一定的國內(nèi)外新穎性，與國內(nèi)外同類研究相比，具有國際先進(jìn)水平”。同時(shí)通過了工業(yè)和信息化部科技成果鑒定，被列為國家火炬計(jì)劃項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號2011GH060329。

本項(xiàng)目被認(rèn)定為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，項(xiàng)目等級A、技術(shù)貢獻(xiàn)系數(shù)0.90，項(xiàng)目編號201204263。且被評為2014年度上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化百佳項(xiàng)目。2014年獲得了上海市科技進(jìn)步獎。2018年獲得上海市重點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量振興攻關(guān)成果二等獎。

基于本項(xiàng)目核心技術(shù)，項(xiàng)目組獲得了3項(xiàng)專利，其中授權(quán)發(fā)明專利項(xiàng)，實(shí)審發(fā)明專利1項(xiàng)，授權(quán)實(shí)用新型專利1項(xiàng)。形成了1項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn),1項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)表論文2篇。

經(jīng)濟(jì)效益：本創(chuàng)新技術(shù)在公司各個(gè)生產(chǎn)基地得到推廣應(yīng)用，達(dá)到良好效果，2018年共回收5萬噸廢舊PS泡沫，實(shí)現(xiàn)銷售收入10億元。

環(huán)境效益：相關(guān)研究標(biāo)明，1立方米木材可以吸收1.83噸二氧化碳，1噸聚苯乙烯仿木線材替代2.5立方米木材。聚苯乙烯仿木線材的原材料為廢舊聚苯乙烯泡沫，如按常規(guī)處理方式將這些廢舊聚苯乙烯泡沫焚燒，每焚燒1噸廢舊聚苯乙烯泡沫將會有2噸二氧化碳產(chǎn)生。

因此1噸聚苯乙烯仿木線材替代天然木材就可實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳6.5噸。另外，每生產(chǎn)1噸聚苯乙烯需消耗3噸石油能源。本技術(shù)成果的應(yīng)用，每年回收再生并應(yīng)用5萬噸廢舊聚苯乙烯泡沫，相當(dāng)于減排33萬噸二氧化碳、節(jié)約15萬噸石油能源、節(jié)約13萬立方木材資源。

創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)

建立研發(fā)管理體系，提高創(chuàng)新項(xiàng)目的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用水平，并在具體研發(fā)過程中實(shí)施有效的技術(shù)管理，分為三個(gè)層次：

?第一個(gè)層次是技術(shù)委員會的技術(shù)管理，包括：① 指導(dǎo)創(chuàng)新項(xiàng)目研發(fā)技術(shù)管理體系的建立;② 研發(fā)技術(shù)發(fā)展情況的監(jiān)督檢查和規(guī)劃實(shí)施;③ 審批項(xiàng)目的技術(shù)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);④ 開展項(xiàng)目技術(shù)評審工作;⑤重大技術(shù)問題的處理;決定新技術(shù)的推廣應(yīng)用等。

?第二個(gè)層次是技術(shù)中心的創(chuàng)新技術(shù)管理，包括：① 日常研發(fā)技術(shù)管理;② 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化及應(yīng)用管理;③ 組織開展各階段的評審工作;④ 技術(shù)交流管理。

? 第三個(gè)層次是具體創(chuàng)新項(xiàng)目研發(fā)過程中的技術(shù)管理，包括：① 在項(xiàng)目不同階段進(jìn)行的階段方案設(shè)計(jì)管理;② 方案總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的內(nèi)部審查;③ 階段輸出文件管理;④ 制造和測試技術(shù)支持和協(xié)作管理;⑤ 技術(shù)數(shù)據(jù)的歸檔管理。與高校建立產(chǎn)學(xué)研合作，加快創(chuàng)新體系建設(shè)。