王 琰，于浩然，劉子欣，劉 歡，徐智策，王建英

(河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

可揮發(fā)性聚苯乙烯(expandable polystyrene,EPS)指含有發(fā)泡劑、一旦受熱能立即發(fā)泡膨脹的珠粒狀聚苯乙烯樹脂[2]。隨著聚苯乙烯類制品的使用范圍越來越廣，使用后丟棄的廢聚苯乙烯泡沫塑料(waste foamed polystyrene plastics,WFPS)的數(shù)量也越來越多，給環(huán)境帶來了很多問題。這種高分子聚合物難以降解且燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)。在回收處理上不適合采用一般廢棄物一樣集中堆放、掩埋或焚燒等處理方式。如何有效合理地利用WFPS資源，最大限度地降低其對(duì)環(huán)境造成的危害，是近年來各國(guó)政府在環(huán)保領(lǐng)域努力的重點(diǎn)方向之一[3]。

目前，國(guó)內(nèi)外WFPS的回收主要分為溶劑回收、熱解回收單體等。溶劑回收利用WFPS在有機(jī)溶劑中的溶解特性，使其體積減少100倍以上(而聚合物鏈不會(huì)降解)，采用不同的溶劑溶解回收聚合物。同時(shí)因?yàn)樵趶U棄物生產(chǎn)地直接溶解，故從經(jīng)濟(jì)上考慮比傳統(tǒng)的回收方法更有利[4-5]。熱解回收單體是指在適當(dāng)?shù)臒峤鈼l件下(一般在無氧和高溫條件下)，將WFPS轉(zhuǎn)化為單環(huán)芳香化合物，以及少量的碳和氣體。

與回收方法相比，WFPS資源化利用更具價(jià)值。目前，WFPS資源化利用主要有如下幾種途徑。1)將WFPS熱解制成燃料油，實(shí)現(xiàn)能源領(lǐng)域燃料油的部分替代；也可以通過各種物理或化學(xué)方法如靜電紡絲法制備儲(chǔ)能材料[6]。2)WFPS作為廢棄物還可以直接應(yīng)用到建筑材料行業(yè)，比如外墻保溫材料、隔音材料，開發(fā)廉價(jià)和輕便的混凝土、磚等[7]。3)通過烷基化交聯(lián)等方法將WFPS制成多孔吸附材料，如交聯(lián)聚苯乙烯，用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的污水處理或者氣體吸附凈化等。

本文介紹廢棄聚苯乙烯泡沫溶劑回收、熱解回收單體，重點(diǎn)對(duì)WFPS的資源化再利用，包括在能源領(lǐng)域、環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域和建筑材料行業(yè)的應(yīng)用，并對(duì)未來WFPS的回收與資源化再利用前景進(jìn)行展望。

1 WFPS的回收

1.1 溶劑回收

溶劑回收的一般過程包括去除雜質(zhì)(如阻燃劑、分散劑和其他塑料添加劑)、溶解(均相或非均相溶解)以及再沉淀或揮發(fā)溶劑[8]，也可以通過把溶劑聚合到聚合物里進(jìn)行回收(見表1)。MUMBACH等[9]采用溶解再聚合技術(shù)研究了WFPS的回收，使其以最大速率溶解在苯乙烯(其單體)中，然后對(duì)該溶液進(jìn)行懸浮聚合，將單體(溶劑)并入聚合物鏈中，避免需要分離聚合物和溶劑，同時(shí)該研究探討了該過程的最佳操作條件。采用有機(jī)溶劑溶解聚苯乙烯，雖然可以通過體積縮減解決低密度、運(yùn)輸成本高的問題，但通常使用的有機(jī)溶劑一般為有毒的甲苯、二甲苯、苯、氯仿等，使用傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑對(duì)WFPS進(jìn)行回收昂貴且難以滿足環(huán)保要求。

表1 WFPS在溶劑回收方面的應(yīng)用

植物精油回收WFPS具有成本低、無污染等特點(diǎn)。植物精油如d-檸檬烯類以及其他植物提取油是一種被歸類為萜烯的碳?xì)浠衔?，這些化合物是一大類天然產(chǎn)物，來源廣泛，已在高等植物的根、莖、葉、花、果實(shí)和種子中鑒定出約30 000種。劉環(huán)宇等[10]研究表明從柑橘皮香精油中提取出的d-檸檬烯，對(duì)WFPS起到了很好的溶解作用，并且過程無污染。d-檸檬烯溶解WFPS的量與一些傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相同，但存在收率低、提取成本高的問題。商業(yè)天然油是回收WFPS的一種更環(huán)保、更有前途的溶劑[11-12]。GIL-JASSO等[12]報(bào)道了一種使用商業(yè)天然油的方法回收WFPS，天然油脂的來源有八角茴香、洋甘菊、百里香和桉樹，聚苯乙烯完全溶解，最大質(zhì)量比為1∶1，這種溶解時(shí)間至少比檸檬烯快4倍，且溶劑精油可簡(jiǎn)單回收再利用。GIL-JASSO等[13]還報(bào)道了一種利用花精油回收WFPS的方法，研究對(duì)象包括橙花、茉莉花、百合、薰衣草等，每種精油的溶解時(shí)間和最大溶解濃度與使用常用溶劑所報(bào)道的值相當(dāng)。如表1所示，對(duì)WFPS的有效溶解主要是由于其含有高含量萜類及其衍生物。在植物精油回收過程中，所有WFPS和天然油脂都可以實(shí)現(xiàn)有效回收。

與傳統(tǒng)有毒的有機(jī)溶劑相比，萜烯類化合物在回收WFPS方面具有更好的環(huán)境友好性，而橘皮精油類提取物由于其原料廉價(jià)，相對(duì)于花精油等產(chǎn)品在成本方面更具優(yōu)勢(shì)。

1.2 裂解回收苯乙烯單體

熱解(pyrolysis)又稱裂解或者高溫分解，是指聚合物材料在惰性氣體條件下利用熱量進(jìn)行分解的過程。該過程通常在350～900 ℃的溫度下進(jìn)行，這個(gè)過程可以是熱裂解，也可以是催化裂解[14]。WFPS的熱解主要取決于反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)器類型、催化劑的類型及存在方式等反應(yīng)條件。使用合適的催化劑進(jìn)行催化熱解，除了能降低反應(yīng)溫度，還可以影響產(chǎn)物收率及其分布[15]。

1.2.1 熱裂解回收單體

WFPS在熱裂解回收單體方面的研究較為廣泛[16-17]。不同類型的反應(yīng)器(比如間歇和半間歇反應(yīng)器[18]，錐形噴動(dòng)床反應(yīng)器(CSBR)[19-20]、球床反應(yīng)器[21]等)對(duì)WFPS的熱裂解特點(diǎn)及結(jié)果各不相同，如表2所示。半間歇反應(yīng)器的產(chǎn)油量和苯乙烯單體的產(chǎn)率優(yōu)于間歇反應(yīng)器。在錐形噴動(dòng)床反應(yīng)器中，當(dāng)溫度從450 ℃升高到500 ℃時(shí)，苯乙烯的產(chǎn)率從50.8%增加到70.6%。球床反應(yīng)器對(duì)WFPS的熱裂解有很大的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)熱解溫度為500 ℃時(shí)，液體產(chǎn)品收率為91.7%，苯乙烯收率為85.5%。LU等[22]使用TGA技術(shù)發(fā)現(xiàn)其在氮?dú)鈿夥障碌淖罴褵峤鉁囟葹?20 ℃，液體產(chǎn)物收率高達(dá)76.24%，其中苯乙烯的含量高達(dá)73%。

表2 WFPS在熱裂解回收單體方面的應(yīng)用

研究人員還考察了各種操作參數(shù)對(duì)裂解結(jié)果的影響，比如MO等[23]建立了苯乙烯產(chǎn)率與3個(gè)操作參數(shù)(溫度、升溫速率和載氣流量)之間的數(shù)學(xué)模型，確定了最佳工藝條件，為熱裂解產(chǎn)率優(yōu)化提供了一種新的思路。

1.2.2 催化裂解回收單體

INAYAT等[18]采用分層排列的催化劑與混合排列催化劑2種方式，探究反應(yīng)器中催化劑布置對(duì)WFPS熱解和苯乙烯單體收率的影響。結(jié)果表明，在400 ℃下，催化劑(用石英棉分離原料和催化劑)層狀排列不僅產(chǎn)油量高，而且對(duì)苯乙烯單體有較高的選擇性，表明WFPS的催化裂解主要發(fā)生在氣相中。

堿性催化劑對(duì)WFPS的降解效果優(yōu)于酸性催化劑。IMANI MOQADAM等[24]研究了WFPS在硅鋁催化劑上的熱解，結(jié)果表明在410 ℃下，當(dāng)催化劑與聚合物的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，有96%～99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的聚苯乙烯被轉(zhuǎn)化為苯乙烯。PARK等[25]考察了溫度、催化劑性質(zhì)、催化劑大小、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)WFPS催化裂解的影響，在所考察的催化劑中，固體堿BaO的催化效率最高，在350 ℃時(shí)苯乙烯產(chǎn)率最高為84.29%，與熱催化和酸催化降解相比，固體堿BaO明顯提高了苯乙烯的選擇性。CELIKG?üS等[26]合成了以Al2O3為載體的Ni，Cu，Ce，Co和La催化劑?？疾炝舜呋瘎╊愋蛯?duì)WFPS熱解產(chǎn)物及其分布的影響，液體成分主要為苯乙烯單體、乙苯、甲苯、α-甲基苯乙烯和1,3-二苯基丙烷。在500 ℃時(shí)，Al2O3負(fù)載Cu催化劑的苯乙烯產(chǎn)率最高為63.59%。

采用熱裂解的方法對(duì)苯乙烯單體進(jìn)行回收，反應(yīng)器類型的選擇以及操作條件的控制極為重要，如果采用催化裂解的方式對(duì)苯乙烯單體進(jìn)行回收，催化劑的酸堿性選擇以及反應(yīng)器中催化劑的布置方式顯得尤為重要。

綜上所述，溶劑回收和裂解單體回收2種方法是目前研究最多的回收方法，具有回收效率高、回收后產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)WFPS的再利用，同時(shí)可以生成具有相同固有特性的新產(chǎn)品。它涉及對(duì)使用后的聚合物產(chǎn)品進(jìn)行分類、清洗和干燥，然后再進(jìn)行熔融處理，以生產(chǎn)新的聚合物材料。然而，WFPS中殘留的添加劑、水分和其他污染物會(huì)導(dǎo)致在二次熔煉過程中新產(chǎn)品的性能顯著惡化[27]。

2 WFPS的資源化利用

2.1 能源領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1.1 WFPS熱解制燃料油

與熱解回收苯乙烯單體不同的是，這種熱解WFPS制燃料油的方法，其目標(biāo)產(chǎn)物是甲苯、乙苯等，能作為原料油的組分，可以通過控制反應(yīng)條件或者加入催化劑來達(dá)到目的。將WFPS的裂解油用作燃料油，在能源日漸緊缺的今天，對(duì)WFPS的資源化利用顯得極具研究?jī)r(jià)值。NISAR等[28]在自制爐中對(duì)廢聚苯乙烯進(jìn)行熱解，通過與柴油、汽油和煤油的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較發(fā)現(xiàn)，WFPS的熱解油具有很好的替代燃料油的應(yīng)用前景。

WFPS熱解用于燃料油生產(chǎn)中，裂解油中苯乙烯的含量越高越會(huì)降低產(chǎn)品油的質(zhì)量。裂解產(chǎn)物的組成分布主要是由WFPS裂解機(jī)制所導(dǎo)致的。在沒有催化劑的熱裂解過程中，聚合物的降解機(jī)理通常被認(rèn)為是自由基機(jī)制。而當(dāng)使用催化劑時(shí)，通常是離子機(jī)制[14]。WFPS的熱解主要是在高溫下的隨機(jī)鏈斷裂如均裂(見圖1)，然后是β-斷裂(見圖2)的傳遞，導(dǎo)致熱解產(chǎn)物中含有大量的苯乙烯單體[29-30]。

圖1 聚苯乙烯鏈的均裂[29]Fig.1 Homogenization of polyphenylene chain[29]

圖2 聚苯乙烯鏈的β斷裂[29]Fig.2 β-fracture of polystyrene chain[29]

在熱解過程中，使用催化劑可以降低反應(yīng)溫度，提高產(chǎn)物選擇性，得到質(zhì)量更好的產(chǎn)品。因此，可以對(duì)WFPS進(jìn)行催化裂解，以獲得可用作燃料的、有價(jià)值的碳?xì)浠衔颷31]。例如，VERMA等[31]在一種自制的反應(yīng)器中以ZSM-5為催化劑，對(duì)WFPS進(jìn)行了催化裂解研究。結(jié)果表明，AB型/多相催化裂解得到的產(chǎn)品油中乙苯(甲苯和乙苯是汽油中用于提高辛烷值的燃料成分)含量最高為28.12%，苯乙烯含量最低為46.30%。NISAR等[32-33]研究了聚苯乙烯在氧化銅、摻鎳CuO存在條件下的熱解，在最佳反應(yīng)條件下，液體產(chǎn)率最高可達(dá)到87.34%。收集的原油主要由2-丙酮/b-酮丙烷、1,3-二苯丙烷、2-丙酮、甲苯、乙苯、1-羥基-2-丙酮、苯乙烯和甲基苯乙烯組成。裂解油用作燃料油不僅需要限制其化學(xué)成分，其物理性質(zhì)也要符合燃料油的標(biāo)準(zhǔn)。MIANDAD等[34]研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)WFPS熱解制得液體油的動(dòng)態(tài)黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、密度、傾點(diǎn)、凝固點(diǎn)和閃點(diǎn)的影響。

以上研究表明，控制裂解油中苯乙烯單體的量需要相對(duì)更高的溫度，提高了工藝難度及成本，所以選擇合適的催化劑不僅可以降低反應(yīng)溫度，同時(shí)還能夠有選擇性地得到目標(biāo)產(chǎn)物。

2.1.2 WFPS用于儲(chǔ)能材料

除了熱解產(chǎn)生燃料油以外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還在相變儲(chǔ)能材料、燃料電池膜材料、電容器材料的開發(fā)等能源領(lǐng)域?qū)FPS開展了廣泛研究。

相變儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于緩解能源短缺風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義，可以解決熱能供需時(shí)間和空間不匹配的問題[35-36]。LIU等[37]利用廢棄聚苯乙烯泡沫作為儲(chǔ)熱材料，采用形狀穩(wěn)定化方法，實(shí)現(xiàn)了原位相變材料(phase change material，PCM)封裝策略。PCM對(duì)石蠟的包封率可達(dá)68.7%，且無泄漏。與原始石蠟相比，導(dǎo)熱系數(shù)可提高61.0%。此外，在電池材料方面，WFPS也顯示出較好的應(yīng)用性能。JALAL等[38]利用廢舊包裝的WFPS，采用靜電紡絲法制備了電紡聚苯乙烯膜，用作氫燃料電池中的陽(yáng)離子交換膜。通過磺化反應(yīng)對(duì)電紡WFPS膜進(jìn)行了化學(xué)改性，通過延長(zhǎng)磺化時(shí)間，可使膜的離子電導(dǎo)率最高達(dá)到2.857 mmol/g，質(zhì)子電導(dǎo)率最大為8.8×10-4S/cm。DEKA等[39]利用廉價(jià)易得的WFPS作為原料，合成了一系列氮雜多孔炭(PSC-3-700型)材料，適用于超級(jí)電容器和電容去離子等電容型應(yīng)用。

在能源供應(yīng)越發(fā)緊張的今天，將WFPS應(yīng)用在儲(chǔ)能材料、燃料電池膜材料等方面，雖然提供了一種新的處理廢塑料廢棄物的思路，但是其研究并不深入，且產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用效果很少能達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平，所以對(duì)WFPS在上述方面的應(yīng)用研究還需要深入與拓展。

2.2 環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.2.1 WFPS用于污水處理

水污染主要包括電鍍、采礦、電池生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)闹亟饘傥廴疽约凹徔棥⒅聘铩⒃旒埡陀湍刃袠I(yè)的染料污染等[40-41]，開發(fā)簡(jiǎn)便的污水處理工藝具有非常重要的意義。如表3所示，YASSIN等[42]通過Michael加成反應(yīng)和Schiff堿反應(yīng)，將辣根過氧化物酶(HRP)共價(jià)固定在改性聚苯乙烯泡沫塑料上。與游離的HRP相比，固定化酶在較高的pH值和溫度下表現(xiàn)出良好的耐受性以及重復(fù)使用性。LIU等[43]以殼聚糖(CS)、WFPS為基料，通過Friedel-Craft反應(yīng)制備了一種改性復(fù)合材料(PS-CS)，PS-CS對(duì)剛果紅(CR)和活性紅(RR24)有較大的吸附容量和良好的循環(huán)使用性。PU等[44]利用WFPS和N,N′-二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)通過Friedel-Craft反應(yīng)制備了一種磁性酰胺化改性聚苯乙烯(Fe3O4/PS-SD)。Fe3O4的引入提高了熱穩(wěn)定性，F(xiàn)e3O4/PS-SD對(duì)大容量水樣中的亞甲藍(lán)(MB)、藏紅T(ST)和剛果紅(CR)有較好的去除效果。DELEN-CONDéS等[45]對(duì)WFPS經(jīng)γ射線輻照后進(jìn)行磺化處理，將其作為納米氧化鐵的載體制備出的鐵復(fù)合材料對(duì)靛藍(lán)胭脂紅染料的去除率達(dá)到99 %。TRAN等[46]研究了WFPS的磺化以及利用磺化WFPS交換去除水中重金屬的可行性。結(jié)果表明，磺化聚苯乙烯對(duì)鋅、銅和鎘的最大吸附量分別為4.09，4.58和4.04 mg/g。

表3 WFPS污水處理方面的應(yīng)用研究

如表3所示，對(duì)WFPS進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)改性后，將其添加到復(fù)合材料中可提高材料的應(yīng)用性能，但簡(jiǎn)單的化學(xué)改性對(duì)WFPS附加值的提升是極其有限的，針對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為重要。JIA等[48]以磺化后的WFPS為原料，以低成本的1,2-二氯乙烷為有機(jī)溶劑和交聯(lián)劑，通過簡(jiǎn)單的一步法Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)制備得到親水性磺化超交聯(lián)聚合物(SHCP)吸附劑，研究了在固定床柱中去除廢水中Cd3+的性能。采用Thomas模型擬合柱吸附數(shù)據(jù)，模擬吸附量為68.90～80.46 mg/g。隨后MASOUMI等[47，49]對(duì)廢聚苯乙烯泡沫塑料基超交聯(lián)聚合物(HCP)對(duì)于污水體中的重金屬吸附進(jìn)行了系統(tǒng)研究，采用響應(yīng)面法對(duì)HCP的制備及吸附實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在含有鎳、鉛離子的二元溶液中對(duì)鎳吸附容量為146.47 mg/g，選擇性為0.511；以鉛分離為目標(biāo)時(shí)，鉛的吸附容量為137.27 mg/g，選擇性為3.971，對(duì)Cd2+的吸附量最高達(dá)到了950 mg/g。

廢聚苯乙烯泡沫塑料基超交聯(lián)聚合物(HCP)不僅在污水吸附方面有顯著效果，在處理大氣污染方面也顯示出了優(yōu)越的性能。

2.2.2 WFPS制備吸附劑用于治理大氣污染

CO2捕獲和存儲(chǔ)(CCS)是一種降低大氣中CO2含量的技術(shù)，目前許多研究致力于CO2的捕獲與存儲(chǔ)。FU等[50]以WFPS和1,2-二氯乙烷為原料，通過Friedel-Crafts反應(yīng)制備超交聯(lián)聚合物(HCP)，研究其對(duì)CO2的吸附性能，結(jié)果表明吸附容量最高為1.987 mmol/g。隨后FU等[51]又以四氯化碳代替1,2-二氯乙烷為外交聯(lián)劑，制備的WFPS基吸附劑(HCP-A)對(duì)CO2有更好的吸附能力。在101.3 kPa和273 K條件下，HCP-A吸附劑對(duì)CO2的吸附量為2.521 mmol/g。ZHUANG等[52]以WFPS為原料，采用溶液澆鑄法制備出一種用于氣體分離的廢舊聚苯乙烯膜，并將其應(yīng)用于O2/N2和CO2/N2的分離，結(jié)果表明這種氣體分離膜具有良好的氣體分離前景。

以上研究表明，WFPS可以通過簡(jiǎn)單的一步烷基化反應(yīng)制備出在氣體分離與捕獲方面有良好前景的氣體吸附分離或捕獲材料。

2.3 建筑材料行業(yè)的應(yīng)用

早在20世紀(jì)70年代，聚苯乙烯泡沫就作為建筑材料應(yīng)用在道路建設(shè)上[53]。隨著應(yīng)用越來越廣泛，其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)占有一席之地。WFPS相較于未使用過的泡沫其物理和化學(xué)性能有所降低，導(dǎo)致在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用方式有所不同。

如表4所示，將WFPS混入水泥或者砂漿中可以制備出新型混凝土或砂漿材料，隨著WFPS含量的增加，會(huì)增加孔隙率降低自重，同時(shí)力學(xué)性能會(huì)相應(yīng)地降低?；蛘邔⑵淙芙庠谟袡C(jī)溶劑中再與水泥或者砂漿混合，可以提高其黏接性能，并且符合建筑行業(yè)應(yīng)用需求的特性。

表4 WFPS在各種建筑材料方面的應(yīng)用

例如KAYA等[54]以WFPS為原料，將其與水泥和西黃膠樹脂混合，制備了一種新型混凝土材料，并對(duì)其熱性能和力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，隨著WFPS含量和樹脂含量的增加，混凝土的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度等性能明顯變好。KOKSAL等[55]研究了膨脹蛭石和WFPS對(duì)水泥基砂漿性能的影響，結(jié)果表明將WFPS和膨脹蛭石當(dāng)作骨料添加到砂漿中，隨著比例的增加會(huì)使其孔隙率最高達(dá)到67.2%，孔隙率的增加會(huì)降低自重，提高了保溫性，但相應(yīng)地降低了其抗壓強(qiáng)度。ESKANDER等[56]將WFPS溶解在丙酮和甲苯中后，加入體積比為50%的甲苯/樹脂溶液，再與水泥混合，得到一種新型水泥-聚合物(CP)復(fù)合材料，研究了其在普通水、地下水和海水中浸泡后，對(duì)抗壓強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量變化和吸水率的影響。結(jié)果表明這種復(fù)合材料顯示出符合建筑行業(yè)應(yīng)用需求的特性。MILLING等[57]先將WFPS在砂漿中完全替代水泥再混入細(xì)骨料用于連接砌體單位，將WFPS微珠溶于丙酮配合砂粒配制了一種新型砂漿，并與普通硅酸鹽水泥砂漿進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明FPS砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度是水泥砂漿的2倍以上，2種砂漿的透水性和吸水性能相當(dāng)。ALI等[58-59]將WFPS碎塊混入砂漿代替砂漿中的砂，生產(chǎn)空心和實(shí)心砌塊。實(shí)心砌塊相較于空心砌塊有更好的力學(xué)性能，同時(shí)兩者都可以適用于外墻和內(nèi)墻的非承重墻體。

將廉價(jià)的WFPS作為原料制備出的高附加值材料還可以應(yīng)用于防火建筑材料，提高阻燃性能。LIU等[60]以WFPS為原料制備出一種超交聯(lián)聚合物，將其用于建筑阻燃材料，并對(duì)其阻燃性能與聚苯乙烯泡沫塑料阻燃材料進(jìn)行了比較。結(jié)果表明其阻燃性能得到了提高。MOGHADDAM FARD等[61]將廢舊塑料袋夾在WFPS薄板之間，制作出一種防水、防火保溫材料，與對(duì)照的EPS板塊相比，盡管降低了抗壓強(qiáng)度，但顯著提高了耐火性和耐水性。

2.4 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著WFPS產(chǎn)量迅速增大，其資源化應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。近年來，在化工、材料等領(lǐng)域的研究也引起關(guān)注。20世紀(jì)90年代有研究報(bào)道利用WFPS制備乳膠型黏合劑。目前，WFPS在生產(chǎn)化工產(chǎn)品(膠粘劑、涂料、染料等)方面的研究已較為深入[62]。有研究表明，在使用WFPS為原料制備膠黏劑時(shí)，對(duì)WFPS進(jìn)行化學(xué)改性，能提升膠黏劑的力學(xué)性能和傳熱性能。制作防水涂料時(shí)，對(duì)WFPS進(jìn)行改性，能有效提升其防水性能[63]。利用WFPS制備出黏合劑，將其用作涂改液或者拋光磨石的添加劑[64]。利用靜電紡絲技術(shù)將WFPS制成的纖維材料在許多領(lǐng)域都是受歡迎的。蘇煥幼等[65]利用靜電紡絲技術(shù)，以WFPS為原料，以有機(jī)稀土配合物為發(fā)光介質(zhì)，制備出一種具有較強(qiáng)紅色熒光發(fā)射聚苯乙烯纖維膜，并將其作為配件應(yīng)用到LED燈上。UDDIN等[66]使用同樣的方法，混合TiO2/Al納米微粒，制備出一種納米復(fù)合材料，將其用作大氣霧集水，開發(fā)了一種高效、簡(jiǎn)便、廉價(jià)的大氣霧集水方法。

綜上，目前WFPS回收再利用研究多處于研發(fā)階段，距離工業(yè)化回收及再利用還有一定的距離。國(guó)內(nèi)工業(yè)規(guī)模WFPS的回收再利用手段主要以熔融造粒為主，例如，山東英科再生公司每年依靠自主研發(fā)生產(chǎn)的Greenmax泡沫減容機(jī)可回收利用10萬t的WFPS[67]。利用WFPS生產(chǎn)化工產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，如生產(chǎn)高含溴量的(高達(dá)60%)阻燃劑溴代聚苯乙烯(BPS)。中國(guó)現(xiàn)已具備利用WFPS制備BPS的技術(shù)，其性能與美國(guó)Ferro公司的產(chǎn)品接近。裂解技術(shù)也是目前國(guó)內(nèi)外大規(guī)?；厥誛FPS非常重要的一種手段，日本MITSUI造船工程公司、德國(guó)IKV公司分別采用固定床和流化床反應(yīng)器回收苯乙烯單體，或其他裂解產(chǎn)物[68]。

3 研究展望

WFPS回收再利用已被廣泛認(rèn)為是控制環(huán)境污染、高效利用自然資源以及節(jié)約能源的有效手段之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)WFPS的回收再利用率為60%～70%，而中國(guó)由于回收再利用的技術(shù)和制度還不夠完善，回收利用率僅有30%左右，大多數(shù)WFPS并未得到有效利用。隨著中國(guó)對(duì)WFPS的回收及其在各行業(yè)資源化利用步伐的加快，開發(fā)高效、環(huán)保、低成本的WFPS回收技術(shù)及資源化再利用技術(shù)將成為未來WFPS回收再利用的關(guān)鍵。今后，在以下幾個(gè)方面的研究需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

1)兼顧經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的規(guī)?；軇┗厥占夹g(shù)的開發(fā)

傳統(tǒng)的熔融造?；厥占夹g(shù)仍然是目前中國(guó)最常用的WFPS回收方法，并且目前中國(guó)對(duì)WFPS的回收端多以個(gè)人小型回收站為主，塑料回收產(chǎn)業(yè)集中度不高。另外，中國(guó)現(xiàn)有的溶劑回收技術(shù)大部分停留在研究階段，還難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，應(yīng)該將重心轉(zhuǎn)移至更經(jīng)濟(jì)、高效的溶劑回收技術(shù)研發(fā)上面，加大對(duì)低成本、無污染的植物精油回收WFPS技術(shù)的研發(fā)投資力度，加速推進(jìn)這一新型環(huán)保的溶劑回收技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

2)催化裂解回收單體的高效催化劑的研發(fā)

與熱裂解相比，催化裂解回收苯乙烯單體具有條件溫和、產(chǎn)物選擇性高的優(yōu)點(diǎn)。催化裂解技術(shù)也相對(duì)成熟，工業(yè)化前景更為廣闊。催化裂解技術(shù)中催化劑是關(guān)鍵，因此，高效、高選擇性催化劑的開發(fā)對(duì)WFPS催化裂解回收單體的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有十分重要的意義。目前，加強(qiáng)催化裂解高效催化劑的研發(fā)力度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)催化裂解技術(shù)的提升對(duì)WFPS回收更具有現(xiàn)實(shí)意義。

3)聚焦高附加值的WFPS資源化利用技術(shù)研究

WFPS作為一種廢棄物，對(duì)其賦予更高的附加值資源化利用技術(shù)在未來更具有優(yōu)勢(shì)，尤其是在儲(chǔ)能材料領(lǐng)域，比如相變儲(chǔ)能材料、新能源電池材料。儲(chǔ)能及新能源電池作為一種能解決能量的時(shí)空不匹配問題以及發(fā)電和最終使用之間不匹配問題的技術(shù)，前者可在冷鏈運(yùn)輸、電力、食品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，而后者能與可再生資源相結(jié)合提升發(fā)電技術(shù)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

在國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”的大背景下，WFPS的回收和資源化高效利用技術(shù)的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有十分重要的實(shí)際意義，相關(guān)技術(shù)支持及推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的相關(guān)政策亟需進(jìn)一步加強(qiáng)和完善。未來，期待相關(guān)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)盡快取得突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)WFPS的高效回收和再利用。