近日，东丽宣布，公司已开发出一种技术，可回收玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS-GFRP），其性能与原生树脂的初始性能相当。通过提高PPS-GFRP的回收率，将有助于减少二氧化碳排放。

目前，90%以上的PPS树脂都通过玻璃纤维的增强，适用于各种类型的工业应用。此外，PPS树脂所具有优异的绝缘性，使其适用于半导体、EV等电子零部件。

传统的PPS-GFRP回收工艺会破坏玻璃纤维的结构，这大大降低了机械强度。为了满足树脂成型品的性能要求，制造商通常将其应用于质量要求较低的应用中。这使得PPS树脂的回收率难以提高。

东丽利用专有的复合技术将PPS树脂与特殊增强纤维混合，开发了用于回收材料的颗粒。将这些颗粒与回收材料混合可以保持与原始材料相当的性能。

即使回收材料占树脂的50%以上，该技术也能提供与完全由原始材料制成的注塑级模塑相当的机械强度。并且由于回收材料占比的提升，二氧化碳排放量减少了至少40%。

一、PPS应用领域

聚苯硫醚 (PPS)是特种工程塑料第一大品种，被称为继聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚甲醛(POM)、尼龙(PA)、聚苯醚(PPO) 之后的“世界第6大工程塑料”，也是八大宇航材料之一。聚苯硫醚具有耐高温、耐辐射、耐腐蚀、耐磨、阻燃、高模量、高尺寸、稳定性、电性能优良、成型加工性能好等特点。

PPS的用途十分广泛，主要应用于：汽车、电子电气、机械行业、石油化工、制药业、轻工业以及军工、航空航天等特殊领域!PPS树脂还被制成了高性能的特种纤维和薄膜等产品，使其在环保应用领域和清洁能源领域有了更加广泛的应用。

在汽车领域中，PPS可以应用在大灯灯碗、灯座插座、传感器、汽化器、进气管、汽油泵、座椅弹簧座、水箱、水室，节气门体、节温器、调节电机、点火系统、电机支架、暖风口支架、调温器支架、外壳、叶轮、泵体指针环、循环水泵外壳、刹车制动器支架、传动装置、制动锁、流量泵、汽油泵等。

在电器领域中，PPS可以应用在电风扇、微波炉支架、干衣机、咖啡煲、烤面包机、电饭煲、热风筒、烫发器、空调动涡卷等。

在电子领域中，PPS可以应用在微型电子元件封装、电刷、电刷支架、连接器、接线器、变压器开关、小型电路板、接线器、高压接线柱、中波滤波器、插座、灯座、接插件、线圈骨架、微调电容器、锅炉传感器支架、保险基座、电子马达支架、屏蔽罩、微轴承等。

在医疗器械领域中，PPS可以应用在连接器、适配器、药物释放装备、外科探测器、过滤体系、外科工具、内窥镜。机械部件：泵壳、泵轮、瓦、齿轮、滑轮、万向头、密封垫、法兰盘、计数器、水准仪、流量计部件、轴承保持架等。航空航天：枪支壳体、头盔、军舰潜艇耐腐蚀耐磨部件、飞行器接插件、线圈骨架、仪表盘。板材、棒材领域：适用于高温、绝缘、化学腐蚀严重等特殊环境。

在纤维领域中，PPS可以作为制成高性能特种纤维，用于高温烟道气和特殊热介质的过滤滤材，造纸工业的干燥带以及电缆包胶层和防火织物等。

在涂料领域中，由于PPS对玻璃、铝、不锈钢等有非常高的粘接强度，极宜作化工设备衬里，耐磨涂层、金属磨具和管道的防粘涂层，不粘锅、蒸汽电熨斗、不粘油烟机的不粘涂层。

二、PPS回收技术

1、化学回收法

化学回收法是指利用相应的有机溶剂，将废弃纤维及滤袋中的高分子聚合物进行溶解或分解，然后冷却分离析出高聚物固体或高聚物单体再进行利用，可分为化学溶解回收和化学分解回收。

1）化学溶解回收

化学溶解回收是指将废弃PPS纤维及滤袋经清洗后利用相应的有机溶剂溶解，并经冷却分离过滤析出得到PPS树脂粉末进行再利用。

利用有机溶剂α-氯萘溶解回收废弃PPS纤维及滤袋，研究溶解温度和时间对废弃PPS滤袋溶解率的影响发现，218℃时溶解10min并经过滤可回收得到性质稳定的PPS固体粉末，但其熔点和热稳定性有所降低;

利用α-氯萘溶解回收废弃PPS纤维及滤袋，研究了溶解温度、PPS滤袋与溶剂的配比对废弃PPS滤袋回收率的影响，并对α-氯萘的回收率也进行研究发现，在220℃下PPS滤袋和α-氯萘的质量配比为1∶60时，废弃PPS滤袋的回收率可达到90%以上，同时α-氯萘的回收率可达到65%以上，回收得到的PPS树脂粉末综合性能略有下降;

将含有PPS纤维材质的废弃滤袋或边角料经打散和短切后，与α-氯萘或N－甲基吡咯烷酮溶剂混合，并在150～250℃下搅拌20～40min，经过结晶和过滤干燥后即可得到PPS固体，所得PPS树脂的熔点和热稳定性也略有下降。

利用化学溶解法回收废弃PPS纤维或滤袋可得到纯度高无杂质的PPS树脂粉体，其性能与原PPS树脂粉体相近，可作为工业原料再利用，经济价值高，同时回收率高，可用于组分不单一的PPS滤袋。

但因PPS纤维自身的性能特点，导致化学溶解法回收PPS纤维利用的有机溶剂目前仅有α-氯萘或N－甲基吡咯烷酮，且仍需在高温条件下(200℃以上)才可溶解。

同时α-氯萘的价格昂贵，价格达到34万元/t，且α-氯萘或N-甲基吡咯烷酮的回收利用率还较低，导致化学溶解回收法存在生产成本昂贵、工艺条件较高和产物提纯分离工艺流程长等缺陷。

2）化学分解回收

化学分解回收是指利用特定溶剂在特定条件下，将废弃PPS纤维及滤袋中的PPS大分子链解聚成单体或低聚物，然后再将单体或低聚物重新利用。

日本山形大学的Okubo等利用超临界水实现PPS在高温流体中的化学分解回收，在430℃的超临界水中通过添加碳酸钠(Na2CO3)可使PPS的分解率达到50%;而在370℃的高温甲醇溶液中PPS的分解率可达到75%，在400℃时几乎完全分解。PPS的化学分解产物为低聚物和单体化合物，低聚物可作为原料与未使用的PPS预聚物共混利用。

Li等利用假单胞菌在液态无碳基质中降解PPS，在25℃下放置10d可成功降解10%，其中PPS大分子链中的C—S键首先氧化成磺酰，再通过水解进一步分解成苯磺酸或其他小分子，但其确切的降解机制仍不明晰。

利用化学分解法回收PPS纤维及滤袋分解反应的条件比较苛刻，较难以实现，同时分解产物成分复杂且难以控制分解产物的种类，分离提纯工艺较复杂，且回收成本高昂，产出较低，因此，化学分解回收再利用方法目前还处于实验室阶段，难以进行中试或产业化回收利用。

2、物理回收法

物理回收法是指对废弃PPS纤维及滤袋进行物理或机械加工，使其再生成初始状态后再利用。目前可分为机械粉碎、熔融再加工、纤维拆解和直接利用。

1）机械粉碎

机械粉碎是指通过高温熔融再冷却破碎或者低温冷却破碎的方式，将废弃PPS纤维或滤袋破碎成粉末再回收利用。

利用聚四氟乙烯(PTFE)纤维和PPS纤维熔点的不同，将含有PTFE纤维和PPS纤维的废弃滤袋在250～260℃下热熔再冷却，使PPS纤维变成块状物再进行破碎形成粉末，最后将PPS粉末与PTFE纤维筛分再回收利用。

利用冷冻后PTFE纤维和PPS纤维脆性的不同，将废弃PTFE和PPS混纺滤袋冷却至-200～－100℃,将冷冻状态下的滤袋进行机械打击破碎，得到PPS粉末和PTFE纤维混合物，并进行筛分再分别回收利用。

此外，还利用PTFE纤维和PPS纤维密度的不同，将废弃PTFE和PPS混纺滤袋利用纤维粉碎机粉碎，再将粉碎粒料放入分离液中离心分离得到PPS和PTFE物料再回收利用。

首先将废弃PPS和PTFE混纺滤袋置于表面活性剂溶液中洗涤并进行热处理，再将其用强酸清洗烘干得到纯净废旧混纺滤袋，最后进行高温处理、机械粉碎和筛分得到PTFE和PPS粉末。

将废弃PPS滤袋清洗烘干后，通过高温热处理、球磨粉碎和筛分得到PPS粉末，然后将PPS粉末作为阻燃剂添加到环氧树脂中，研究表明废弃PPS粉末可显著提高环氧树脂的阻燃性能。

采用机械粉碎法回收利用废弃PPS纤维及滤袋是目前较为有效的工艺方法，处理滤袋种类齐全、技术难度较低，回收效率高，生产成本低，但工艺较复杂。

北京国兴五佳高分子纤维再生科技有限公司已实现机械粉碎法的产业化生产。但该方法回收的PPS纤维大都为粉末形式，对废弃滤袋的清洗环节要求严格，废弃滤袋中吸附烟尘的混入会造成回收PPS粉末性能下降，其性能低于PPS纤维性能，使制成产品的性能有所下降，一般为降等使用，附加值不高。

2）熔融加工

熔融加工是指将废弃PPS纤维或滤袋清洗后，通过加热熔融挤出再造粒、纺丝或者制备其他部件。

将PPS滤袋分切、开松、除尘和碎化得到PPS短纤维，再将PPS短纤维与抗氧剂、有机改性剂和抑酸剂均匀混合，通过熔融挤出造粒得到PPS粒料，其具有良好的力学性能，可用于生产PPS塑料制件。

等将PPS和PTFE复合滤袋清洗、烘干和分割得到条状物，再将条状物高温熔融并在熔体中加入玻璃纤维、碳纤维或纳米颗粒，最后经过挤出装置制备相应产品。

将干燥后的回收PPS与改性剂、偶联剂和抗氧化剂均匀混合得到中间混合物，再将混合物与玻璃纤维熔融共混、挤出造粒得到回收PPS组合物。

将PPS纺丝过程中产生的废料和废丝与纯PPS粒料熔融共混造粒，再进行熔融纺丝，所纺纤维基本能够满足后道加工需要。

利用熔融再加工法回收再利用PPS纤维或滤袋，具有回收工艺简单、回收产物应用范围广等优势，但与机械粉碎法相同的是，该方法对废弃滤袋的除尘清洗环节要求严格，残留粉尘对熔融造粒过程及再造颗粒的结构与性能影响巨大。

同时因目前多数滤袋为2种或多种纤维复合制备，造成熔融造粒温度难以确定，且熔融造粒的纯度和品级均会下降，加工成本较高。

3）纤维拆解

纤维拆解是指利用开松机将废弃PPS过滤材料进行拆解开松得到絮状纤维，再利用非织造加工工艺或复合加工工艺将絮状纤维进行再加工。

等将废弃PPS滤袋进行刺辊开松得到PPS絮状纤维，再通过剪切获得PPS短纤维，并与水泥干粉高速剪切共混制备纤维水泥干粉共混物。

将废弃PPS滤袋表面清灰后，利用刺辊开松机得到絮状纤维，再将絮状纤维进行梳理成网、多层铺网、预针刺、高温热熔和热辊热压等工艺制备耐热保温材料。

将废弃PPS滤袋粉碎清洗后进行开松得到小块或束状纤维，再将其与玻璃纤维和防水剂混合，并与玻璃纤维基布针刺复合制备三层结构复合板，最后通过高温压制与冷却定型得到成品。

将废弃PPS滤袋通过切割、清洗和开松后得到短切纤维，再将短切纤维经分散剂分散和湿法成网得到纤维网，最后利用化学黏合和热烘干制得PPS绝缘纸。

首先将废弃PPS滤袋进行破碎和开松得到再生PPS纤维，然后将其与涤纶纤维混合并热压成型制备板材。

利用纤维拆解法得到PPS絮状纤维并进行再加工，优势在于可最大限度地利用PPS纤维原有结构与性能的优点，且工序少、能耗低、效率高，同时对废弃PPS滤袋的除尘环节要求较低，但在开松过程中会对PPS纤维造成一定程度的损伤，影响其性能与再应用。

4）直接利用

直接利用是指将废弃PPS滤袋清洗干燥后作为原材料直接进行再加工利用，不对PPS滤料的结构进行改变。

将废弃PPS滤袋清洗干燥并裁剪后，置于集成式树脂传递模塑(RTM)成型机中，利用RTM成型工艺将树脂体系注入闭合模具中浸润废弃PPS滤袋，再经过加热和/或加压固化成型制备复合板材。

将经过裁剪除尘水洗烘干的废弃PPS滤袋进行等离子体处理，再浸渍于氯化铁和水杨酸钠的混合溶液中，然后将聚吡咯的环己烷分散液倒入混合溶液中，最后将废弃PPS滤料经清洗烘干即可得到具有优异导电性能的发热保温材料。

直接利用法回收PPS滤袋具有工艺简单、成本低廉，且可充分利用PPS滤料的原有的结构与性能等优点，对PPS滤袋的清洗环节要求较低，但也是由于PPS滤料自身原有结构与性能的影响，限制了制备材料的形态结构与应用领域。

文章来源： Toray，我们要研究研究，·塑连网-小郭