再生塑料性能检测的关键指标及与原生料的差异
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再生塑料作为塑料循环利用的核心产物,是实现“双碳”目标的重要抓手。然而,由于来源复杂、回收工艺差异大,其性能稳定性远低于原生料,需通过系统检测明确关键指标,才能保障应用安全性与适用性。本文聚焦再生塑料性能检测的核心维度,对比其与原生料的差异,为行业应用提供参考。
力学性能:再生料与原生料的核心差异点
力学性能是塑料应用的基础指标,直接决定产品的承载能力与使用寿命,主要包括拉伸强度、冲击强度、弯曲强度。拉伸强度反映塑料抵抗轴向拉力断裂的能力,检测依据GB/T 1040标准;冲击强度(如悬臂梁冲击)衡量材料抗冲击破坏的能力,遵循GB/T 1843;弯曲强度则体现受弯时的抵抗能力,参考GB/T 9341。
原生料的分子链完整、缠结紧密,力学性能稳定。以聚丙烯(PP)为例,原生均聚PP的拉伸强度约28-32MPa,悬臂梁冲击强度(无缺口)约20-30kJ/m²;而再生PP因回收过程中的热降解、机械剪切,分子链断裂变短,拉伸强度通常降至20-25MPa,冲击强度也会下降10%-30%,尤其多次回收的料,性能衰减更明显。
另一个典型是聚乙烯(PE),原生高密度PE(HDPE)的拉伸强度约20-25MPa,再生HDPE因杂质引入(如纸张、油墨),拉伸强度可能降到15-20MPa,且冲击强度波动大,部分批次甚至下降50%以上,导致产品易开裂。
热性能:加工与使用温度的关键参考
热性能决定塑料的加工工艺窗口与使用环境温度,核心指标包括熔点(Tm)、热变形温度(HDT)、维卡软化点(VST)。熔点是结晶塑料的熔融温度,检测用DSC(差示扫描量热法);热变形温度是塑料在恒定负荷下发生一定变形的温度,遵循GB/T 1634;维卡软化点则反映材料受热软化的温度,参考GB/T 1633。
原生料的分子链规整度高,结晶度稳定,热性能参数波动小。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为例,原生PET的熔点约255-260℃,热变形温度(1.82MPa)约85℃;再生PET因多次熔融加工,分子链发生无规断链,结晶度下降5%-10%,熔点降至240-250℃,热变形温度也会降低5-10℃,加工时易出现“粘模”“流延”问题,使用中在高温环境下更易变形。
再比如聚氯乙烯(PVC),原生硬质PVC的维卡软化点约80-85℃,再生PVC因稳定剂(如钙锌稳定剂)在回收中流失,维卡软化点可能降到70-75℃,用于水管时,夏季高温易出现管壁膨胀变形。
化学性能:耐环境侵蚀能力的差异
化学性能包括耐化学腐蚀、耐老化性(热老化、光老化),直接影响塑料在特定环境中的使用寿命。耐化学腐蚀检测需浸泡在酸碱、溶剂中,观察重量变化与性能保留率;耐老化性则通过氙灯老化试验(GB/T 16422)或热空气老化试验(GB/T 7141)评估。
原生料中的抗氧化剂、紫外线吸收剂等助剂含量充足,耐老化性优异。以聚丙烯(PP)为例,原生PP的热空气老化(100℃,168h)后拉伸强度保留率约85%-90%;再生PP因回收过程中助剂分解或流失,保留率降至60%-75%,部分劣质再生料甚至不到50%,户外使用半年就会出现脆化。
耐化学腐蚀方面,原生高密度PE(HDPE)可耐稀酸、稀碱腐蚀,浸泡30天后重量变化≤1%;再生HDPE因表面残留油墨或添加剂,浸泡相同时间后重量变化可能达到3%-5%,且拉伸强度下降20%以上,无法用于化工容器。
外观与杂质:产品合格性的直观判断
外观与杂质是再生塑料的“可视化指标”,直接影响产品的美观度与安全性,主要包括色差、黑点、异物(如金属、纤维)。色差用色差仪检测(GB/T 14626),黑点与异物则通过目视或显微镜观察(GB/T 2915)。
原生料的原料纯度高,生产过程控制严格,外观均匀一致。以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为例,原生ABS为均匀的象牙白色,无明显色差与黑点;再生ABS因回收料来源复杂(如家电外壳、玩具),可能混入黑色或彩色料,导致色差ΔE≥3(人眼可明显察觉),且每100g料中黑点数量可能超过50个,无法用于高端家电外壳。
异物问题更需重视,再生料中的金属杂质(如螺丝、铁丝)可能损坏加工设备(如注塑机螺杆),纤维杂质(如纸张、织物)则会降低产品强度,甚至导致开裂。比如再生PET瓶片若未充分清洗,残留的标签纸纤维会在吹瓶时形成“晶点”,影响瓶体透明度。
加工性能:生产效率与产品质量的保障
加工性能决定塑料能否顺利通过注塑、挤出、吹塑等工艺成型,核心指标是熔体流动速率(MFR,或熔体体积流动速率MVR),检测遵循GB/T 3682。MFR反映塑料在熔融状态下的流动性,数值越高,流动性越好,但强度越低。
原生料的MFR稳定,比如原生聚苯乙烯(PS)的MFR约5-10g/10min(200℃,5kg),适合注塑成型;再生PS因分子链断裂,MFR可能升至15-20g/10min,流动性过好,注塑时易出现“飞边”“缩痕”,且产品强度下降15%-20%。
再比如聚酰胺(PA6),原生PA6的MFR约10-15g/10min(230℃,2.16kg),再生PA6因水解(回收时接触水分),MFR可能升至20-25g/10min,加工时容易“粘料”,导致生产周期延长,废品率上升。
卫生性能:食品与医疗应用的红线
对于接触食品、医疗用品的再生塑料,卫生性能是关键指标,包括重金属迁移(如Pb、Cd)、挥发性有机化合物(VOC)、特定迁移物(如双酚A)。检测依据GB 4806.7(食品接触用塑料)、GB 15980(医疗用品)等标准。
原生食品级塑料的原料纯度高,助剂符合食品接触要求,比如原生PP的重金属Pb含量≤1mg/kg,VOC释放量≤10mg/m³;再生PP若来自非食品级回收料(如农药瓶),Pb含量可能超过10mg/kg,VOC释放量甚至达到50mg/m³以上,无法用于食品包装。
医疗用再生塑料要求更严格,比如再生PET用于输液瓶时,需检测细菌内毒素、溶出物,原生PET的细菌内毒素≤0.5EU/ml,再生PET若清洗不彻底,可能超过2EU/ml,存在感染风险。