废旧玻璃钢的回收利用.pdf

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废旧玻璃纤维回收利用

吴自强傅桂珍

(武汉理工大学资源环境学院，湖北武汉)

摘要：介绍了目前国内外热固性玻璃钢废弃物的回收利用方法，重点介绍了化学热塑性回收法。

采用分解回收法和物理粉碎回收法比较了不同方法回收的再生料在BMC、SMC制品中的性能。

通过比较，分析了我国玻璃钢回收利用存在的主要问题及发展方向。

关键词：热固性玻璃纤维废弃物；化学热解；物理破碎

1 简介

自 1958 年开发以来，FRP

40年来特别是改革开放20年来的快速发展，

1997年我国玻璃钢产量已达22万吨。

排名世界第四，若加上台湾省，我国玻璃产量

玻璃纤维产量居世界第三位，仅次于美国和日本。

与此同时，我们还必须考虑

目前，我国玻璃纤维大部分采用热固性树脂制成。

不易降解、分解和回收。

增加废弃玻璃钢制品的储存、处理和回收利用

必须将其提上议事日程。

热固性玻璃纤维增​​强塑料 (FRP) 因其灵活的设计和易

成型加工、重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，广泛应用于

建材、交通运输、矿山等行业。

近年来，玻璃钢废料的数量急剧增加。

如果已经达到使用寿命的玻璃纤维产品被丢弃和处理

加工过程中产生的废料和废物。

填埋、焚烧等方式占用大量土地，并造成环境污染。

而且加工成本高，加工能力有限，远远不能满足玻璃的需求

随着玻璃钢废弃物的快速增加，

废旧回收环保呼声日渐强烈，玻璃钢废旧回收

已成为一个社会问题，严重影响了玻璃钢在建筑材料中的应用，

在汽车等行业中的进一步应用。

此外，FRP 废料不能像热塑性 FRP 那样进行加工

（FRTP）通过加热重新成型，并在使用中

在此过程中，它经常被喷漆，涂层以及与其他塑料部件匹配。

很难回收。

全球发达国家对玻璃纤维废料都有大量回收利用效益

它非常重要，而且研究得比较早。例如：热解回收法，

粉碎回收法、能量回收法、水解或醇解回收法、

生物回收法，其中较经济实用的是热分解回收法

收集方法、粉碎回收方法。

2 国外玻璃钢废料回收利用研究现状

欧美、日本废旧玻璃纤维回收利用报告

非常普遍，在我国的刊物上也有报道玻璃钢的文章。

下面就英国在回收利用方面的科研进展作一简单介绍。

介绍一下，供参考。

英国的玻璃纤维废料回收被纳入塑料回收

该项目由英国塑料联合会牵头，

有一个热固性塑料委员会，有 20 名

参展公司包括玻璃钢加工厂及树脂、填料

以及玻璃纤维制造厂。

路德维希港大学实验室将提供数据并寻求

人们正在寻求回收热固性塑料的新方法。

（）材料加工中心开始研究热固性

回收塑料碎片的目的，包括聚酯、酚醛、胺

测试使用了这些玻璃纤维废料

该材料被研磨并用作热塑性塑料，例如聚丙烯和玻璃纤维。

另一个项目利用废弃玻璃纤维作为

诺丁汉大学利用玻璃开展了能源回收项目

FRP主要来源于汽车用SMC材料，燃烧试验台

它对于能量回收很有吸引力。

燃烧聚酯、环氧树脂和酚醛树脂制成的玻璃纤维时

它可以产生热能，而不会产生有害的污染气体。

经热值测试，玻璃钢热值与不燃材料热值相同

例如填料与玻璃纤维呈线性关系。

材料，当树脂含量为33%时，其热值为/

kg。当SMC材料中含有阻燃剂如三水合氧化物

11

废塑料，2002年第3期，再生资源研究

至于铝和其他物质，测试表明这些物质会影响热值

非常小。为FRP燃烧后的不燃物质——灰烬

（含有玻璃纤维和碳酸钙等填料）可用于以下用途：

（1）在农业上可调节土壤酸度；（2）可用作

水泥的原料。

目前国外热固性玻璃钢的回收利用一般是

有 4 种方法：

（1）热固性玻璃钢作为可再生能源，比煤炭更节能。

热值较高，这些废料可以收集起来焚烧，回收热能。

（2）将废弃玻璃钢颗粒化成两种类型

用途：a1用于局部埋置；b1用于热固性或热塑性塑料

填料。

（3）塑料中间工艺（PBM）

在涂料行业使用热固性材料替代有毒

化学材料。

（4）热解

在缺氧的高温炉中分解热固性玻璃纤维。

在这种情况下，FRP的热解会产生可燃有机物

气体，可用作化工厂的燃料。

3. 玻璃纤维废料的回收利用方法

玻璃钢废料的来源通常决定其回收过程。

纯净的玻璃纤维废料、废品等一般采用物理粉末处理

通过粉碎回收；被油漆、粘合剂、连接器等污染。

废物通常通过化学热解进行回收。

回收用于相同或类似的新产品

填充优先。

玻璃钢废弃物中有机物含量一般较低，

焚烧后CaCO含量较高。

转化为CaO，影响产品

固化和物理性能

然而，对于玻璃纤维增​​强塑料和树脂含量较高的塑料废弃物

能量回收是一个好方法。

回收玻璃纤维废料最合适的用途如下：

下列条件决定： ①回收颗粒的尺寸及尺寸范围；

②再生粒料与新基体树脂的相容性；③回收利用

对比了颗粒材料与其替代的填料的应用效果。

实际情况是，回收的颗粒比其他颗粒具有一些良好的性能，而且成本更低

其他填料； ④填料的剩余强度：回收颗粒中的玻璃

当纤维强度稍有下降时，可用作增强材料。

用于增强对性能要求不高的产品或进一步研磨

填料。

表1 FRP废料回收利用方法比较

类别 方法 适用范围 回收产品 用途

化学回收热解，包括受污染的玻璃钢废料

热解气、热解油、固体

身体副产品

用作燃料和新型玻璃钢、热塑性塑料

塑料的填料和其他用途等。

物理回收粉碎只适用于未受污染的废粉

适用于新型玻璃钢、塑料、涂料

和铺路材料

能源回收焚烧

仅适用于树脂含量高的废弃物

物体或塑料

火力发电、热源

311 热解

AAA 和 GM 共同努力

1988 年和 1989 年，工业公司和

Wind Gap、J公司承运数十吨SMC

废物热解实验证实了该热解方法的可行性。

热解法是基于塑料和橡胶的高温分解和回收方法。

玻璃纤维废料被加热分解成

保留能量的热解气和热解油，以及Ca2

一氧化碳

、玻璃纤维和其他固体副产品。

热解温度各不相同，一般在 400 至 500 °C 之间

主要回收热解油，回收600-700℃热解气

玻璃钢废料热解产物的组成、性能及用途

详情见表2。

一旦热解过程开始，温度将达到480~

980℃，产生的热解气有足够的能量供应热量

多余的部分可以储存起来用作燃料。

热解过程和最终产品符合安全和环保要求。

热解法最大的优点是可以处理涂漆、

粘合剂和其他材料污染的玻璃钢废料和金属

热解后，固体副产物中的异物被除去。

它是最具开发和应用前景的回收利用技术。

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废塑料《再生资源研究》2002年第3期

表2 FRP废弃物热解产物

类型 含量 % 热值 成分 应用

热解气14/N1cm

接近天然气，用作热解燃料

热解油 14/kg

主要由芳香族成分组成，与重油结合

关闭

进一步分馏和改性以制造燃料

固体副产品 72 CaCO

、玻璃纤维、炭黑

用作SMC、BMC、ZMC、

塑料填料、铺路材料

玻璃钢废料中的玻璃纤维在高温下发生热解。

材料的化学性质降低，经过进一步研磨后，可以与其他固体混合

产品粉末作为填料替代CaCO

。存在

在一般A级汽车SMC材料中，其取代量高达Ca2

一氧化碳

30% 填料（混合物的 12%），加工

对机械性能没有不利影响（见表3）。

表3 含磨碎热解产物SMC性能比较

机械性能

4% 热解

副产品

8% 热解

副产品

12% 热解

副产品

16% 热解

副产品

纯SMC

材料

拉伸强度/MPa 71 71 79 70 67

抗弯强度/MPa 176 178 180 165 178

弯曲模量/GPa 1 1013 1110

缺口伊佐德冲击强度/N 1 908 1068

无缺口冲击强度/N 1 1282 1232

附着力试验搭接剪切负荷（25℃）/kg 229 335 209 229 203

洛里亚指数 87 76 82 84 84

312 破碎及回收利用方法

如果玻璃钢废料没有受到污染，破碎回收方法是

最好的回收方法，回收的颗粒和粉末可以像Ca2

一氧化碳

这适用于SMC和BMC。应用取决于

粒度和尺寸范围如表4所示。

表4 破碎法回收球团矿粒径及应用范围

粒度应用领域

> 25 × 25毫米

建筑材料，例如废纸制成的纸板、轻质水泥板、

使用地板覆盖物和隔音材料

312～915毫米

屋面沥青、BMC、混凝土等填料、铺路材料

增强剂或填料

< 60μm（200 目）SMC、BMC 和热塑性填料

FRP废料回收粗碎颗粒用于BMC，

用量可达50%；该粉用于SMC，用量可达

30%；以SMC废旧回收粉为例，全部

碳酸钙

采用玻璃纤维制成的BMC制品的力学性能为

为标准BMC的70%，充模性能提高50%~

100%，密度下降15%以上。BMC用粗粉

废料中的纤维比标准 BMC 中的纤维更坚固

效果不佳。

BMC、SMC用FRP废料再生粉

材料性能如表5和表6所示。

产出：BMC和SMC中回收材料的数量达到

当含量为50%和30%时,材料的力学性能影响不大。

但可以显著降低材料的比重，生产出轻量化的产品。

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《废塑料》2002年第3期

表5 含不同量FRP废旧再生粉的SMC配方及性能比较

SMC 编号 11 号 12 号 13 号

匹配

正方形

树脂/部分（重量） 100 100 100

碳酸钙

/ 份 (wt)

125 78 36

回收粉末/份（重量） 0 32 60

GF (514厘米) / % 30 30 30

系统

品尝

性别

有能力的

收缩率/% 0

比重 1

拉伸强度/MPa 78 77 79

拉伸模量/GPa 11176 11153 11115

抗弯强度/MPa 200 213 186

弯曲模量/GPa 12133 11180 11135

冲击强度/kg・cm・cm

- 2

8210 8714 8610

表6 含粗粉碎再生玻璃纤维废料的BMC配方及材料性能比较

菜谱编号.

匹配

正方形

树脂/份(重量) 100 100 100 100 100 100

粗磨材料/部分（重量） 178 178 178 178 178

碳酸钙

/ 份 (wt)

74 74 74 74 74270

其他/部分（重量） 614 614 614 614 614 614

材料

材料

性别

有能力的

固化特性GT(S) 39 38 42 36 43 38

康涅狄格州（南部）56 56 59 51 62 56

比重 1 1

弯曲强度/MPa 4314 4 3519 10015

弯曲模量/GPa 5 62

拉伸强度/MPa 1717 1612 1313 2

拉伸模量/GPa 6 60

冲击强度/kg・cm・cm

- 2

812 613 518 613 618 2810

/ 公斤・ 厘米・ 厘米

- 2

1217 910 418 816 618 3115

抗压强度/MPa 21 11517 9614 13015

4。结论

我国玻璃钢行业经过40年的发展应用，

玻璃钢废弃物数量逐年增加，回收利用问题已成为

直接影响玻璃钢行业的发展，因此，热固性玻璃钢的研究

建立玻璃纤维固体废弃物的回收处理方法

一套玻璃纤维废料收集、加工、回收及销售的应用程序

建立现代化的回收体系已刻不容缓。

发展材料认知、开发、评估和设计方面的新概念。

加强设计、生产质量管理，提高产品质量和寿命

减少玻璃钢废弃物的排放，大力发展

易于回收、改善环境的新型绿色玻璃纤维材料

保护协同效应是每个 FRP 企业和研究机构的首要任务

这是一个亟待解决的问题。

参考：

[1] 张玉霞. 热固性塑料的回收利用技术. 中国塑料,

1997年，（11）：

[2]段玉峰，译.回收SMC——改善环境污染.国外

塑料，1994，（12）：

[3] 焦斌等. 热固性玻璃废料的回收利用. FRP/

复合材料，1997，（6）：

[4] 张林文等. 美国FRP回收概况. 纤维复合材料

材料，1998，（9）：

[5] 李庆平. 德国复合废弃物的回收利用.

/复合材料，1999（1）：

[6] 张东兴等. FRP废弃物排放量估算及其粉末应用

可行性研究。纤维复合材料，1999（9）：

[7]刘新昌.浅谈FRP的回收利用,FRP,1998,(2):

[8]齐德海.浅谈玻璃钢废料的处理.玻璃钢/复合材料

材料，1996，（5）：（收稿日期：2002-03-27）

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废塑料《再生资源研究》2002年第3期