本文选自中国工程院院刊《Engineering》2021年第6期，原文出自：Sustainable Practice in Pavement Engineering through Value-Added Collective Recycling of Waste Plastic and Waste Tyre Rubber引言废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）饮料瓶等废弃塑料和废弃橡胶轮胎为主要的城市固体废弃物，如不进行合理回收，可能会引发各种环境问题。
因此，香港理工大学冷真研究团队对这两种废弃物经综合处理后用作沥青路面性能增强改性剂的可行性进行了分析。
通过采用三乙烯四胺（TETA）和乙醇胺（EA）对废弃PET进行处理，分析废弃PET经处理获得添加剂的回收机理，同时表征这两种添加剂在改性橡胶沥青过程中的表现。
鉴于此，研究人员采用红外光谱和热分析法对PET添加剂（PET-TETA和PET-EA）进行了研究，进而通过红外光谱、黏度、动态剪切流变和多次应力蠕变恢复等试验对这两种PET添加剂改性的橡胶沥青进行了分析。
研究结果表明，通过化学处理后，废弃PET可被增值回收为功能性添加剂，以提高橡胶沥青的整体性能。
本研究所开发的回收方法不仅有助于缓解废弃PET塑料和废弃轮胎的填埋问题，而且可将这些废弃物转变为耐久性路面建设的高附加值新材料。
通常，废弃塑料的种类可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。
其中，源于如一次性瓶子、手袋、外套、雨伞和餐具等通用塑料的体量最为庞大。
通用塑料商品制造的原材料主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯。
其中，PET则是最为广泛应用于饮料瓶中的酯基类热塑性塑料。
在2015年，PET塑料在世界范围内的初级生产量达到6800万吨。
根据美国塑料回收协会和美国化学委员会塑料部的统计，美国在2017年产生的废弃PET瓶数量达到278.2万吨（17.26亿磅），但只有其中的29.2%获得了再生利用。
客车和卡车的废弃轮胎也是主要的固体废弃物，其通常通过破碎、磨粉后形成橡胶粉末（crumb rubber, CR），被应用于生产和铺筑具有降噪、抗老化、高温稳定性和抗疲劳性能等性能提升的橡胶沥青路面。
为解决废弃PET的回收利用问题，将其用于沥青路面建设的研究已得到了大量开展。
前期研究大多以物理回收方式对废弃PET进行处理，主要将其作为聚合物改性剂或部分替代细骨料，以提高沥青混合料的抗疲劳性、劲度、抗车辙性和强度。
然而，由于PET改性沥青受到高温建筑下潜在污染物排放和储存稳定性差等方面的限制，废弃PET在沥青路面中的物理循环利用受到阻碍。
因此，考虑化学回收废弃PET在沥青路面中的应用，以避免上述提及的限制问题。
废弃PET最常见的化学回收方法有胺解、醇解和水解。
然而，后两种方法除需合适的催化剂外，还需更高的化学反应热能。
因此，研究者设计了一种利用胺解法处理废弃PET以生产功能性添加剂的方法，其已被应用为可显著增强集料和沥青之间黏结性的沥青改性剂，且具有降低沥青混合料水损害和改善抗裂性的能力。
但是，废弃PET添加剂的回收机理、添加剂与橡胶沥青之间的相互作用机理并未得到充分揭示。
为填补这一信息空白及开发综合回收废弃PET和废弃轮胎橡胶用作沥青路面性能增强改性剂的方法，香港理工大学冷真研究团队旨在通过三乙烯四胺（TETA）和乙醇胺（EA）胺解废弃PET（图1），研究合成添加剂的化学反应机理，并表征PET添加剂在改性橡胶沥青方面的性质。
图1. 经TETA和EA处理后PET主要特征结构变化的球棍模型。
为达到研究目标，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热分析（TGA-DSC）等方法研究PET添加剂的分子结构、化学组成和热性质。
随后，通过红外光谱、黏度、动态剪切流变学（DSR）和多重应力蠕变恢复（MSCR）等试验，评价PET添加剂对橡胶沥青的改性效果。
具体研究方案流程如图2所示，研究结论总结如下：（1）红外光谱和TGA-DSC测试结果表明，两种PET添加剂均含有三种功能性胺基基团组分。
PET-TETA被降解形成了更小的分子，而PET-EA则作为填料在改性沥青高温制备过程中保持稳定。
（2）添加剂合成机理分析表明，PET的酯基（–COO–）遭到破坏，导致长链断裂；由于受到TETA和EA中胺基的攻击，生成了具有–CONH–和–CO–N(CH2)2连接结构的小分子。
（3）红外光谱分析表明，PET添加剂与橡胶沥青之间的主要相互作用是物理作用。
（4）当加入少量（2%）PET添加剂时，橡胶沥青的工作特性不会受到明显影响。
（5）PET-TETA明显增加了橡胶沥青的抗疲劳性能，而PET-EA则改善了橡胶沥青的抗变形性能（图2）。
（6）MSCR测试结果表明，加入PET添加剂后，橡胶沥青在64 ℃和3.2 kPa的高应力状态下仍能保持原有的抗变形能力。
总体而言，废弃PET可通过化学方式回收处理为改善橡胶沥青整体性能的功能性添加剂。
香港理工大学冷真研究团队所开发的回收方法不仅可以缓解废弃PET与废弃轮胎的填埋问题，而且可以将这些废弃物转化为用以建造耐久性路面的增值新材料。
图2. 实验步骤流程图。
CRMA：CR改性沥青结合料。
关键词：废弃PET ; 废弃轮胎橡胶 ; 橡胶沥青 ; 回收机理 ; 可持续性原文链接：http://www.engineering.org.cn/ch/10.1016/j.eng.2020.08.020以上内容来自：Xiong Xu, Zhen Leng, Jingting Lan, Wei Wang, Jiangmiao Yu, Yawei Bai, Anand Sreeram, Jing Hu. Sustainable Practice in Pavement Engineering through Value-Added Collective Recycling of Waste Plastic and Waste Tyre Rubber [J]. Engineering, 2021, 7(6): 857-867.