废旧汽车塑料的识别技术研究

论文摘要

汽车轻量化技术使汽车塑料的用量越来越大,在报废阶段,由于种类繁多、识别分离困难,导致不能有效回收再利用,制约了汽车产品实际回收利用率的提高。因此,研究报废汽车塑料的识别技术,对于汽车行业推行循环经济、促进可持续发展具有重要的意义。本文在对汽车塑料回收利用技术进行文献综述和开展汽车保险杠产品生命周期评估研究的基础上,按物理再利用、化学再利用和能量回收三个层次,建立了225张汽车塑料回收利用实证技术清单,为我国车用材料回收利用实证技术的标准化提供科学依据和理论指导。其次,建立了汽车塑料中红外识别系统,开发了200多种汽车塑料中红外谱图库,为后续开发实用、有效的报废汽车塑料识别技术和方法提供了识别基准。第三,为适应报废汽车拆解现场识别的要求,以PP、PE、ABS、PA、PC、PMMA等六种汽车塑料为识别对象,研究和开发了报废汽车塑料近红外识别系统,测试结果表明,系统识别准确率超过95%,满足现场识别的要求。最后,针对汽车塑料中的碳黑严重影响近红外识别准确率之不足,开展了汽车塑料摩擦电序法识别技术的基础实验研究,探讨了摩擦电序识别和静电分离方法在汽车塑料分离中的应用前景,并认为这是提高报废汽车塑料识别准确率和进行大规模分离的重要技术手段,为报废汽车塑料的大规模识别分离提供了新思路。本文的创新点在于:以PP、PE、ABS、PA、PC、PMMA等六种汽车塑料为识别对象,研究和开发了光栅色散型“报废汽车塑料近红外识别系统”,识别准确率超过95%,满足现场识别的要求;为克服汽车塑料中的碳黑对近红外识别方法准确率的影响,开展了摩擦电序识别技术基础研究,采用法拉第筒法获得的汽车常用塑料摩擦电序为:（+） PA→PMMA→PC+ABS→ABS→铜→PP→PE （-）。并且不受样品颜色和添加剂的影响,为报废汽车塑料的大规模识别分离技术提供了新思路;建立了由中红外光谱仪、衰减全反射（ATR）附件和自行开发的“汽车塑料中红外谱图库”构成的“汽车塑料中红外识别系统”,为报废汽车塑料识别技术研究和开发提供了基准。

论文目录

• 常见塑料中英文对照表
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源和背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 汽车塑料回收利用相关法规
• 1.2.2 汽车塑料回收利用关键技术
• 1.2.3 典型汽车塑料件的回收利用技术
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 汽车塑料LCA 分析与回收利用实证技术清单研究
• 2.1 常用汽车塑料简介
• 2.2 汽车塑料LCA 分析
• 2.2.1 产品生命周期分析方法
• 2.2.2 汽车保险杠的生命周期建模
• 2.2.3 汽车保险杠全生命周期单元过程清单分析
• 2.2.4 产品生命周期评估分析结论
• 2.3 汽车塑料回收利用实证技术清单研究
• 2.3.1 探讨车用材料回收利用实证技术
• 2.3.2 探讨汽车塑料回收利用实证技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 汽车塑料中红外识别技术研究
• 3.1 汽车塑料识别技术
• 3.2 汽车塑料中红外识别法
• 3.2.1 傅立叶变换红外光谱仪工作原理
• 3.2.2 仪器简介
• 3.2.3 试验步骤
• 3.2.4 开发汽车塑料中红外识别数据库
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽车塑料近红外识别技术研究
• 4.1 近红外光谱技术
• 4.1.1 近红外光谱技术原理
• 4.1.2 近红外光谱仪的基本构成
• 4.1.3 近红外光谱技术在塑料识别中的应用
• 4.2 近红外光谱仪识别系统硬件开发
• 4.2.1 光谱仪的选型
• 4.2.2 测样器件的选型
• 4.2.3 测试台架的设计与开发
• 4.3 近红外光谱仪识别系统软件开发
• 4.3.1 汽车塑料近红外光谱的采集
• 4.3.2 建立数学模型的方法
• 4.3.3 功能模块设计
• 4.4 近红外光谱仪识别系统的使用与结果分析
• 4.4.1 近红外光谱仪识别系统的使用
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 摩擦电序法识别技术研究
• 5.1 摩擦电序识别和静电分离法及其在汽车塑料回收利用中的应用
• 5.1.1 摩擦电序法原理
• 5.1.2 摩擦电序法识别汽车塑料
• 5.1.3 摩擦筒分离汽车塑料
• 5.1.4 电晕充电带分离汽车塑料
• 5.2 摩擦电序法识别技术的基础研究
• 5.2.1 摩擦电序实验基础研究
• 5.2.2 摩擦电序识别电路的开发
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 主要研究结论
• 6.3 主要创新点
• 6.4 展望
• 附录 样品到各类模型的马氏距离
• 附表1 建模样品到各类模型的马氏距离
• 附表2 未知样品到各类模型的马氏距离
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文