摘 要：对废聚苯乙烯塑料进行热降解和催化降解，利用ＧＣ-ＭＳ仪对冷凝产物中２００℃以下的馏分进行了分析，并对降解现象及产物进行了讨论。催化剂对产物的质量起着至关重要的作用。讨论了PS降解产物的应用前景。

关键词：废ＰＳ泡沫塑料；热降解；催化降解

0 前 言

随着塑料工业的发展，聚苯乙烯（ＰＳ）泡沫塑料的应用越来越广泛，其成本低，性能优越，广泛应用于产品的包装、衬垫及一次性餐盒、餐具等。这类产品用后即弃，与废聚乙烯（ＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）、聚氯乙烯（ＰＶＣ）及聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）一起称为废塑料^［1］。它们是城市固体污染物的一个主要组成部分，对环境造成严重的白色污染。

我国生产ＰＳ泡沫塑料的生产线有１００多条，产量居世界前列。据统计，１９９７年已达７０多万吨，仅次于ＰＥ、ＰＰ^［2］。ＰＳ泡沫塑料，不仅体积大，质量轻，不便回收，而且难于降解。目前，还没有找到理想的替代材料。因此，搞好回收利用是最大限度利用自然资源和解决环境污染问题的主要途径。

利用废旧塑料（如ＰＥ、ＰＰ等）降解回收制取燃料油和化学品的研究国内外已有许多报道，但用废ＰＳ为主要原料，直接制取燃料油还没有见详细报道^{［3］［4］}。本文选用常见的ＰＳ泡沫塑料进行了热降解和催化降解的实验研究，以助于促进废ＰＳ塑料回收利用的发展。

１ 实验

１.1 试验流程和步骤

废ＰＳ泡沫塑料热降解试验流程见图１^［4］。

图１ 热降解试验流程图

把废ＰＳ泡沫塑料破碎后放入降解反应器中，将反应器升温，废ＰＳ逐渐熔融为高粘度的液体，并在一定温度下发生热降解，生成的气态烃通过冷水冷凝管冷凝为冷凝产物，不冷凝的分子量相对较小的气态烃为裂解气，反应终止温度为５００℃，实验现象见表１。当反应物全部反应完毕后停止加热，待温度降低至室温后将反应器残余物称重得残渣量，试验的结果见表２。

表１ 废ＰＳ塑料降解现象

表２ 废ＰＳ塑料降解产物的质量分数

催化降解试验流程与热降解的不同之处在于在热降解反应器中加入一定量的催化剂，使其在进行热降解的同时进行催化降解，从而发生异构化和芳香化反应，以改善产品的质量，其残渣量为反应完毕后固体残留量总和减去加入的催化剂量。

将液相产物在２００℃下进行蒸馏，得到的产物质量分数见表３。把沸点低于２００℃以下的馏分通过ＧＣ-ＭＳ（气相色谱-质谱连用仪）分析得出主要组分及质量分数见表４。

表３ 液相产物沸点低于２００℃和高于２００℃的组分质量分数

表４ 液相产物沸点低于２００℃的组分质量分数

1.2 试验结果与讨论

废PS泡沫塑料的热降解和催化降解现象各不相同(见表1)，其降解产物分布情况列于表2，GC-MS总离子图见图2～图4。由表1、表2可见，废PS泡沫塑料热降解产物得到的冷凝产物较少，而裂解气及残渣较多，出现液相产物的温度较高一些，催化降解得到的液相产物量较多。根据两种催化剂的活性不同，得到的液相产物的量也不同。Y2催化剂比Y1的活性高，出现液相产物的温度较低，并且冷凝产物产量也较多，相对其裂解气及残渣量较少。

由表3、表4可看出，PS塑料降解的液相产物其沸点在200℃以下的组分主要是苯乙烯、苯丙烯、二聚体、三聚体。其中用活性较高的催化剂Y2进行降解得到产物的组分的沸点大幅度下降，并且苯乙烯单体含量提高，即汽、柴油的馏分比例明显提高，产品质量有所改善，这说明催化剂的活性越高，降解得到的产物其质量越好，苯乙烯单体的回收率越大。但是其催化机理比较复杂，Y2比Y1也较难获得，如果应用于实际生产，其成本还有待于进一步研究。

2 结 论

通过本实验研究表明：对于废PS塑料，难以单独用热降解的方法生产燃料油，但用适当活性的催化剂对产品进行催化改性后，使苯乙烯单体的回收率提高，苯乙烯提纯后可作为原料使用，而其中富有高辛烷值的芳香族产物可作为高辛烷值汽油的调和组分。沸点高于200℃以上的组分可作为柴油的调和组分。裂解气可回收制液化气，或通过直接燃烧作为裂解的热源，废渣可通过掩埋处理。这样，在解决了环境污染问题的同时又获得了一定的经济效益。