第三节　废旧塑料鉴别技术

塑料的种类繁多，每种塑料都有自己独特的分子链结构，即使用相同单体合成的塑料，由于其分子链结构、长度等不同，产品性能也可能完全不同，如聚乙烯（PE），都是乙烯单体合成的，却有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）等种类，性能都各不相同，UHMWPE与其他品种的PE性能相差更是悬殊。同样的，PP、PS等其他塑料也有不同品种。除非有特殊目的需将两种或两种以上的塑料以特定的比例和工艺进行共混改性外，不同品种的塑料是不能混合在一起使用的。因为不同塑料的相容性、熔点等性能不同，会导致根本无法加工；或者即使能加工；制品的性能也会大大降低。在某些塑料制品的加工中，如吹塑膜，即使混有很少量异种塑料或杂质，都会使吹塑膜破裂而无法加工。

某些塑料制品，由于其自身要求、经济性等方面的原因，一般都使用某一种类的塑料，如饮料瓶大多用PET（过去也曾广泛用PVC，现在因食品安全等原因已很少用PVC）；家电、仪器仪表的外壳、汽车保险杠等大多用ABS；机械零件（如齿轮）大多用PA（尼龙）或ABS；塑料雨衣、台布、电线套管、吹气玩具、较低档次的塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、人造革等用软PVC；塑料桶、食品袋、药品包装瓶用PE；微波炉用品、上水管、（一次性）塑料水杯、蓄电池壳大多用PP；牙刷柄、果盘、灯罩等用PS；眼镜框、广告牌多用PMMA；阳光板、奶瓶、各类光盘、大容量水桶用PC；下水管、穿线管、塑料地板、塑料门窗多用UPVC；电器开关、插座、仪表壳、汽车方向盘等多用PF；输油管、氧气瓶、冷却塔、贮罐、小渔船多用PF等或多用由EP或UP制成的玻璃钢；海绵、合成革多用PU等。

一般将热塑性塑料分为结晶和非结晶两类。结晶性塑料外观呈半透明、乳浊状或不透明，只有在薄膜或薄壁制品时有可能呈透明状；非结晶性塑料一般呈透明状。热固性塑料大多含有填料，为不透明制品。热固性塑料和热塑性塑料的最大区别在于是否可熔、可溶，因此鉴别这两者最有效的方法之一是加热或溶解。

鉴别废塑料种类的方法主要有：外观鉴别法、密度鉴别法、塑化温度鉴别法、燃烧鉴别法等。

一、外观鉴别法

外观鉴别法是最常用、最简单且比较有效的方法，很多塑料制品的初步鉴别都可以用这种方法来完成。我们后面讲到的人工分离时也主要靠外观鉴别法，这种方法要求鉴别者有较为全面的塑料专业知识，尤其是对常用塑料的种类及其力学性能、加工方法、基本用途、外观特征要有较全面的了解。一些高分子材料的直观鉴别如表1-4所示。

二、燃烧鉴别法

高分子材料大部分都能燃烧，由于结构的不同，其燃烧特征也不相同，通过燃烧可以简便且非常有效地鉴别塑料，判断属于哪种塑料。燃烧鉴别法非常简单，剪取一小块塑料试样，用镊子夹住塑料试样，放在燃烧的酒精灯上，观察燃烧的难易程度、火焰光泽、烟的浓淡及自熄情况，同时闻其气味，用以判断属于哪种高分子材料。燃烧试验主要观察下列现象：试样是否能燃烧？试样离开火焰是否能自熄？火焰的颜色、亮度是否带黑灰或火星溅出等？试样是否变形？龟裂？是否熔融？是否滴落？滴落物是否继续燃烧？有否结焦？残留物的形状如何？声响？气味？主要塑料燃烧特性和鉴别分别见表1-5和图1-4。

三、密度鉴别法

密度鉴别法又称重选法，也是一种简易鉴别塑料的方法。塑料的品种不同，其密度也不同，可利用密度的差异来鉴别塑料的品种，或者利用塑料的沉浮来鉴别塑料的类别，但密度鉴别法很少单独用于塑料的鉴别，总是和其他方法配合起来使用（见表1-6和表1-7）。

四、仪器分析鉴别法

1.热分析鉴别法

高分子材料可通过热分析来鉴别。差热扫描量热分析（DSC）技术可测定高分子在升温或降温过程中的热量变化；热失重分析（TGA）可测定聚合物的热分解温度；热机械分析（TMA）可测定高分子的热转变温度T_g。通过这些技术的应用可得到塑料的熔点、软化点、玻璃化转变温度、热分解温度及结晶温度等，从而判断塑料的种类。

2.中红外线（MIR）光谱鉴别法

MIR光谱的波数为4000～700cm^-1，一般聚合物的MIR光谱是确定的，而且直接与聚合物的特定化学键相关。利用这点可对PE、PP、PVC、ABS、PC、PA、PBT、EPDM等塑料品种进行鉴别。MIR技术对塑料具有较强的识别能力，但分析测试时间较长（≥20s）。

3.近红外线（NIR）光谱鉴别法

NIR光谱的波数为14300～4000cm^-1，适用于大多数通用塑料及工程塑料（PE、PP、PVC、PS、ABS、PET、PC、PA、PU等）的鉴别，因此NIR技术应用较广。该法快捷、可靠，响应时间短，灵敏度高，穿透试样的能力比MIR强。同时，NIR光谱仪无运动部件，易维修，可在恶劣环境下工作，这对废旧塑料回收系统是特别可贵的优点。但NIR技术一般不适于鉴别黑色或深色的塑料，且NIR图谱中的某些峰有时不清晰，但是正在研究的某些新光源可在很大程度上克服这一缺点。图1-5是利用一些基团的特征谱带进行肯定法或否定鉴别塑料。图1-6是高分子材料的红外光谱中主要谱带的波数与结构的关系图，用于高分子的快速鉴别。

4.激光发射光谱分析（LIESA）鉴别法

LIESA鉴别法被证明是一种快速鉴别塑料的方法，用时不超过10s，可穿透样品，而且可用于鉴别黑色样品，LIESA要求骤热聚合物（高达200℃），然后记录聚合物的发光特征，这依赖于聚合物的热导率和比热容。

5.等离子体发射光谱法等

等离子体发射光谱技术是通过两金属电极产生电火花烧焦塑料产生的原形质释放出的光谱来鉴别塑料的成分。发射光会被一个与PC机相连的分光计收集分析，这种技术可以鉴别很多塑料，甚至可以鉴别塑料中是否存在重金属或卤素添加剂。该方法方便快捷，鉴别大多数聚合物不超过10s，探测PVC和PVC的稳定剂只需2s。

6.X射线荧光（XRF）鉴别技术

XRF是一种专门鉴别PVC的方法。在X射线的照射下，PVC中的氯原子放射出低能X射线，而不含氯的塑料反应则不同。由高能X射线组成的入射光束（主光束）激发目标原子，使其激发出外层电子（K级电子）；片刻后，激发的离子回到基态，产生与入射光谱类似的荧光谱。但是由于荧光的时间延迟，这种光谱不像源光谱那样持续，因而使XRF与背景对比度高，灵敏度也很高。由于PVC中含氯量几乎达50%，所以可以用XRF来鉴别。

五、综合鉴别法

以上介绍的各种塑料鉴别法，都有其局限性，只能作为参考，在使用简单鉴别法时应综合使用各种方法，相互参考，借鉴，如图1-7所示，即废塑料综合鉴别法。