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聚氯乙烯（简称PVC）树脂是由氯乙烯（简称VC）单体聚合而成的热塑性高聚物，是世界上五大通用塑料之一，由于其生产成本较聚乙烯和一些金属要低，而且加工性能和制品的物理及化学性能优良，可以适应制备硬质到软质、弹性体以及纤维、涂料等性能的需要，广泛应用于工业、农业、建筑业等各个领域。据推算，1994年美国PVC废弃量43.5万t，日本21.4万t，西欧55.5万t，我国仅PVC包装材料和农膜的废弃量就达168.6万t。这些废品污染着河流、湖泊、农田、港口和海岸等人类赖以生存的环境。因此，如何对废旧聚氯乙稀的回收与利用，成为全世界人们普遍关心的问题。本文主要从再生、裂解、焚烧三方面进行探讨。
1再生
1.1直接再生
废塑料的直接再生是指不需进行各类改性，将废旧塑料经过清洗、破碎、塑化直接加工成型或通过造粒后加工成型制品。
直接再生的废旧聚氯乙烯制品主要有以下两个来源：
a.从塑料成型加工中产生的边角料、废品、废料等，这类废弃物比较干净，成分均一，可用简单回收的方式重新造粒，按一定比例加到新料中，替代部分新料，再次进行成型加工。工艺流程如图1所示。
图1
b.对于日常生活和工农业应用中报废的PVC制品，一般先分拣去除混杂的非PVC制品，然后按PVC制品硬质与软质分类，最后采用直接回收法，添加适量的添加剂，通过造粒，再生挤出等方法，生产再生制品。在此循环过程中，也可以将那些分拣出的PVC废塑料烘干，然后研磨成再生粒。再生PVC塑料与原生PVC塑料的性质非常接近，而价格却低20%～30%。我国已将回收的废PVC制品（农膜、家具、油瓶、矿泉水瓶、包装膜等）用于制作管材、防雨材料、家庭用具、弹性地板、墙壁装饰板等的原料。
1.2改性再生
废旧塑料的改性再生是指将再生料通过物理和化学方法改性后再加工成型。
1.2.1物理改性
废旧塑料的物理改性就是指通过混炼，制备多元组分的共混物。填充、纤维复合、共混增韧是PVC物理改性的主要手段
a.填充改性
填充改性指的是在聚合物中均匀掺混模量比聚合物高得多的微粒状填充改性剂的改性方法。PVC填充材料主要是采用无机物、金属、气体等为填充物来改性PVC，填充改性既有增量作用，又有改性效果，可改进制品的硬度、刚度、耐热性、阻燃性等，并可降低成本。
b.纤维复合增强改性
纤维复合增强改性是指在聚合物中掺入高模量、高强度的天然或人造纤维，从而使制品的力学性能大大提高的改性方法。
作为改性剂的纤维材料具有较聚合物高得多的模量，因而增强改性后，可提高塑料的硬度、耐磨性、热变形温度，降低成品的成型收缩率和挤出膨大效应。树脂通过纤维增强构成复合材料是大幅度提高其综合性能的有效途径。新型的GF/PVC复合材料具有高的钢性、耐热性、良好的尺寸稳定性及耐缺口冲击性，可以制成粒料来生产各种注射件及挤出件，可形成系列化产品。
玻璃纤维是最有代表性的增强剂，除此之外，还有石棉纤维，有机聚合物纤维及其织物，碳纤维、硼纤维、金属纤维等。
c.共混增韧改性
共混增韧改性，又称塑料的合金化，是改善聚合物性能的重要途径。PVC的共混增韧改性可以通过两种方式：一种是以橡胶类弹性体与PVC共混，提高PVC的韧性；另一种是用刚性粒子型聚合物与PVC共混，提高PVC的冲击强度。
弹性体的增韧机理是弹性体形成连续网络结构，包含在网内的是PVC的初级粒子，弹性体网络结构可吸收大部分初级能，而PVC初级粒子破裂，同样也吸收部分能量，从而使材料的韧性得以提高。用于PVC的增韧改性的弹性体主要有丁腈橡胶（NBR）、氯化聚乙烯（CPE）、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、热塑性聚氨酯（TPU）等。
近年来发展起来的用刚性粒子（RF）增韧PVC，不但可使PVC的韧性提高，同时也可使其强度、模量、热变形温度、加工流动性能得到改善，显示了增韧增强的复合效应。目前，RF增韧PVC已引起人们的高度重视，其研究逐渐深入，取得了许多实质性进展。
1.2.2化学改性
PVC的化学改性是通过一定化学反应来改变PVC结构，从而达到改性的目的。化学改性的途径有共聚合反应和大分子反应两种。
a.共聚合
共聚合反应是PVC化学改性的主要方法，一般通过氯乙烯与各种刚性单体进行共聚合，提高树脂本身的玻璃化温度从而来改善其耐热性。氯乙烯的共聚合通常采用的是无规共聚和接枝共聚两种方式：①无规共聚是改性PVC最常用的方法，根据单体不同可以得到不同改性效果的PVC树脂。与均聚PVC相似，VC无规共聚物的生产也是以悬浮聚合为主，在聚合工艺上也基本相似。VC无规共聚也可采用乳液、本体、溶液聚合方法，选择这些聚合方法主要是从共聚物应用角度出发，例如溶液聚合的氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物主要用作涂料、胶粘剂等，氯乙烯-丙烯酸共聚物胶乳可直接用作涂料。
②VC的接枝共聚指以其他聚合物为主链与氯乙烯单体的接枝共聚，其作用主要有两个：一是改进PVC的抗冲性能；二是改进软质PVC的增塑稳定性。对于抗冲改性的氯乙烯接枝共聚物，基体聚合物大多是PVC的冲击改性剂，其含量不高，PVC是接枝产物的主要成分，并以均聚和接枝到基体聚合物上两种形式存在，接枝产物具有PVC的主要特征，但是接枝PVC的存在能提高均聚PVC与基体聚合物的相容性，从而提高接枝产生的抗冲性能，以改进软质PVC增塑稳定性为目的的VC接枝共聚，采用的基体聚合物往往是柔性聚合物在接枝产物中含量较高，以达到增塑效果。该技术已成功的应用于医用材料上——将α-羟已基丙烯酸酯接枝到聚氯乙烯上，使接枝聚合物的强度得到了提高，玻璃化温度比纯聚氯乙烯提高15℃，而且具有良好的耐腐蚀性能和耐辐射性能。现已广泛的用于制作医疗器具、血液循环器具等。
b.大分子反应改性
包括氯化和交联
①与PVC树脂一样，回收PVC也可进行氯化改性，制得氯化聚氯乙烯（CPVC）。CPVC含氯量比PVC增加5%～8%，在结构上分子的不规整性增加，结晶度降低，分子链的极性增加，因而使热变形温度增加。CPVC的使用温度最高可达93℃～100℃，比聚氯乙烯提高30℃～40℃，同时改善了聚氯乙烯的抗化学性及抗腐蚀能力，能抗酸、碱、盐、脂肪酸盐、氧化剂及卤素等的化学腐蚀。但随着氯化度的提高，脆性、软化点和耐热性也随之上升。氯化聚氯乙烯作为一种性能优良的新型化工材料，已广泛用于化工建材、电器、纤维等生产领域。
②在PVC树脂制备或PVC加工中，加入少量交联剂或利用放射线进行辐射交联，可以使PVC分子链间产生一定程度的交联，从而提高PVC的拉伸强度、尺寸稳定性、耐燃性，使软质PVC具有更优的弹性。南非研制了一种新型辐射交联地板砖，该地板砖阻燃、耐化学腐蚀、热变形小，性能明显优于普通橡胶类地板砖，且成本比普通橡胶类地板砖低30%。
PVC交联改性有多种方法，使用的交联剂多为含硫的有机化合物，如硫基043酯、二硫羟化合物等，和硫、二硫化钠等无机物。溶剂为DMF、液氨、乙二胺（EN）等，经过改性后，不仅可以提高PVC制品的力学性能，还能有效抑制PVC的脱HCl反应，使PVC再生制品性能稳定。
2裂解PVC回收化工原料
2.1氯化氢的脱除及其利用
PVC中含有约59%的Cl，与其他碳链聚合物不同的是在裂解时聚氯乙烯支链先于主链发生断裂，产生大量的HCl气体，HCl气体会对设备造成腐蚀，并会使催化剂中毒，影响裂解产品的质量。因此在PVC裂解时应做HCl脱除处理。常用的脱除方法有：裂解前脱除HCl裂解反应中脱除HCl和裂解反应后脱除HCl。
a.裂解前脱除HCl
在不同的裂解温度下，PVC裂解机理会发生变化。在350℃以下时，PVC脱HCl的活化能为54～67kJ/mol。PVC裂解的主要反应是脱HCl。且脱出的HCl对脱HCl反应有催化作用，使脱除速度加快，生成的挥发物中96%～99.5%的为HCl。在350℃以上时脱HCl的活化能为12～21kJ/mol，但此时主要是碳碳键的断裂，裂解机理发生了变化。因此一般是在较低温度下（250～350℃）先脱去大部分HCl，然后再升高温度进行裂解。
b.裂解反应中脱HCl
在裂解物料中加入碱性物质如Na2CO3、CaO、Ca（OH）2或加入Pb等，使裂解产生的HCl立即于上述碱性物质发生反应，生成卤化物，减少了HCl对设备的腐蚀和对催化剂的破坏。
c.裂解反应后除去HCl
该方法是在PVC裂解后，收集产生的HCl气体，以碱液喷淋或鼓泡吸收的方式加以中和。
2.2聚氯乙烯裂解制油
经初步脱除HCl的PVC产物在更高温度下进行裂解反应，生成线型结构与环状结构的低分子烃类混合物。对混合废塑料的裂解，大体上可分为高温裂解、催化裂解、加氢裂解三大类。
a.催化裂解
催化裂解是使用催化剂使废塑料在较低的温度下即发生裂解。催化裂解一般采用两段法工艺，脱除Cl的废塑料先在350～400℃下发生降解，经回流冷凝器分离出重烃，余下的进入填满催化剂的催化裂解槽催化裂解。裂解后的物料经冷却器进入油水分离槽。分解气用作加热炉的燃料，分解油在分流塔中分离成汽油、柴油、煤油等馏份，产率一般在80%～90%。b.加氢催化裂解
将粉碎并除去金属及玻璃的PVC废料与油或类似物质混合形成糊状，在氢化裂解反应器中于500℃、40MPa高压氢气气氛下进行热裂解，脱除HCl。裂解产物在洗涤器中除去无机盐，液体产物经分馏得到化工原料、汽油及其他产品，挥发性的碳氢化合物作为裂解供热用的气体燃料。
c.高温裂解
高温裂解一般在槽式反应器中进行。将废塑料在槽内隔绝空气加热到400～450℃，将熔融废塑料干馏气化。分解槽上部有冷凝器，回流温度在200～300℃，分解气经过时，高沸点物质被冷凝，从裂解槽下部返回继续热解，未冷凝的气体经冷却气冷至常温后，液体进入贮油罐。分解生成的及其他气体进入吸收塔，用水吸收生成盐酸，经油水分离器分离后进入盐酸贮罐。
3焚烧PVC利用热能及氯气
单纯焚烧废PVC塑料会释放出HCl和二恶英，释放到大气中会造成大气污染，形成酸雨，损坏庄稼，污染空气和食品，对人体造成危害，其中的HCl会腐蚀焚烧的锅炉。所以，对含PVC的废塑料，一般利用其发热量大的特点，使其与各种可燃垃圾（如废纸、木屑、果壳和下水污泥等）混配，制作成热量达21MJ/kg，粒度均匀的固体燃料（RDF），这样，既便于储存和运输，也可以代替烧煤锅炉和工业窑炉的燃料，又能使氯得到稀释，提高热效率。日本伊藤忠商社和川崎制铁合资的再生公司，已批量生产RDF，不仅使垃圾发电站的蒸气参数从不足300℃提高到450℃左右，而且发电效率也由原来的15%提高到20%～25%。目前日本正在将垃圾焚烧站改作生产RDF的专业化工厂，专为发电厂提供高效燃料。秩父小野田水泥公司在回转窑上试烧RDF获得成功，RDF不仅可代替燃煤，而且灰分可成为水泥的有用组分，其效益比用于发电要好。
4结语
在经济高速发展的今天，人类将面临资源与环境问题的双重挑战，如何作到既合理开发利用资源又保护生态环境，是全人类所关心的共同问题。通过对废旧聚氯乙烯回收利用的常用方法的探讨，可以看出废旧聚氯乙烯改性再生的前景是十分广阔的，并且具有深远的战略意义。
参考文献略
