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環(huán)保節(jié)能之聚酯(PET)的回收及利用

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-05-21 08:55:25點(diǎn)擊率：

　　當(dāng)今，全世界都認(rèn)識(shí)到了回收和利用廢棄物的重要性，其中包括大量的高分子材料。首先，可以減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的污染;其次可以循環(huán)利用、節(jié)約資源; 可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　聚酯(PET，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)是一種很重要的高分子材料，主要用于生產(chǎn)纖維、聚酯瓶、薄膜等。關(guān)于聚酯的回收和利用許多國(guó)家和機(jī)構(gòu)采取了措施。1997年4月日本甚至頒布了“包裝容器回收再利用法”法規(guī);美國(guó)杜邦提出了環(huán)保哲學(xué)的聚酯新產(chǎn)品AkraTM，這是一種資源的零廢物再生、節(jié)約能源、保護(hù)資源、保護(hù)地球的產(chǎn)品;90年代中期，歐洲共同體及其成員國(guó)一再提出將聚酯回收作為一個(gè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并且建立了越來(lái)越多的強(qiáng)制性規(guī)定。意大利根據(jù)EEC條約，規(guī)定由市政府組織和管理塑料的分類(lèi)收集，由塑料回收組織將其回收再生。作為世界上 大的塑料回收商，美國(guó)Wellman公司 個(gè)看到廢料回收的潛在市場(chǎng)。通過(guò)將聚酯容器和生產(chǎn)廢料加工成有用的薄片或粒子，他們建立了 條聚酯包裝和纖維再生的回收鏈。1993年他們推出了 種用廢聚酯制造的聚酯紡織纖維(Fortrel Eco Spun)。這是一種全新的纖維，由100%的回收塑料瓶制得，可用于服裝、家庭裝飾、機(jī)織針織的背包及毯子、T恤、運(yùn)動(dòng)服、軟包和襪子等。目前，Wellman擁有世界 大、 的塑料回收設(shè)備，通過(guò)合適的熔融擠出過(guò)程將普通的聚酯容器轉(zhuǎn)變成有價(jià)值的聚酯和純凈的聚酯產(chǎn)品。日本東洋紡公司用再生聚酯原料生產(chǎn)出REPET各種 終產(chǎn)品，如各種衣物、手套、包、窗簾、雨傘及汽車(chē)內(nèi)墊等。1996年起，日本可樂(lè)麗公司通過(guò)熱處理將聚酯地毯(包括絨毛、基布和粘合劑)回收制成家用瓷磚和粗地毯等。1996年起，帝人公司從再生工廠(chǎng)購(gòu)買(mǎi)回收聚酯碎片和粒子，再進(jìn)一步精制加工成為聚酯纖維的原料——聚酯粒子。

　　1廢料來(lái)源

　　廢聚酯的來(lái)源主要有兩部分，一部分是聚酯纖維生產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢料、邊角料;第二部分則是廢棄的聚酯包裝，如聚酯瓶等。

　　在聚酯纖維的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)廢料是在聚合、切粒、熔融紡絲及牽伸/熱處理等不同階段產(chǎn)生的。除了生產(chǎn)廢料，TDG、纖維或長(zhǎng)絲的次品也可用于回收。這種廢聚酯較干凈，可直接再利用。在一條高效纖維生產(chǎn)線(xiàn)上，產(chǎn)生的廢料或廢品的比例大約是2%。

　　聚酯瓶是美國(guó)杜邦(DuPont)公司 開(kāi)發(fā)的，1974年正式公開(kāi)其專(zhuān)利。繼而同百事可樂(lè)(Pepsicola)公司、辛辛那提(Cincinnati)公司聯(lián)合發(fā)明了雙向拉伸吹塑成型機(jī)，l976年在美國(guó)“百事可樂(lè)”與“可口可樂(lè)”開(kāi)始商品化生產(chǎn)。聚酯瓶具有重量輕、強(qiáng)度高、耗能小、透明、保香、隔氣、衛(wèi)生、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展迅速。目前世界上各個(gè)國(guó)家和地區(qū)紛紛以聚酯瓶取代玻璃瓶，廣泛用于包裝碳酸飲料、礦泉水、調(diào)味品、化妝品、醫(yī)藥和農(nóng)藥等方面?；厥盏木埘テ客鶐в形廴疚?，必須經(jīng)過(guò)分離先除去污染物和附加物才能進(jìn)行回收利用。

　　2回收技術(shù)

　　2.1物理回收

　　聚酯廢料的物理回收工藝是指將固體廢料在擠壓機(jī)里熔融然后切成粒(切片)，或熔融后直接去加工成有附加值的產(chǎn)品，例如粗旦纖維(3dpf)、制成填充物的中空纖維，特別是用于生產(chǎn)取向絲、紡液染色纖維、長(zhǎng)絲及打包帶?；厥盏木埘デ衅ㄟ^(guò)在一個(gè)雙螺桿擠壓機(jī)里混合制成混紡紗/混合物及礦物鋼化混合物，再去加工成工程塑性原料。

　　物理回收大致包括以下幾個(gè)步驟:

　　分離和清洗;

　　上漿和增稠;

　　廢料的干燥和混合;

　　擠出伴隨排氣;

　　切?；蛉垠w直接紡絲制成絲束或POY;

　　接下來(lái)的工序是制成帶子、膜片或強(qiáng)熱塑性纖維混合物。

　　聚酯瓶子和容器類(lèi)的包裝廢料壓碎后，其中可能含有其他原料，如PE、PP、PVC和紙。所以，這些不同的原料需進(jìn)行分離并經(jīng)清洗去除膠和鍍層之類(lèi)的雜質(zhì)。

　　瓶子廢料被壓成薄片以利回收，纖維繩和絲廢料被截切機(jī)切成很小尺寸壓實(shí)后輸入擠壓機(jī)。

　　2.2化學(xué)回收

　　化學(xué)回收是利用醇解和水解使聚酯解聚成對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)、對(duì)苯二甲酸(TPA)等單體或含幾個(gè)對(duì)苯二甲酸單元的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(BHET)低聚物，然后再將單體或低聚物重新聚合成聚酯。醇解分為乙二醇醇解和甲醇醇解。

　　2.2.1乙二醇醇解

　　這一方法由美國(guó)杜邦公司于60年代開(kāi)發(fā)。該工藝通過(guò)加入過(guò)量乙二醇并加熱和攪拌，將PET解聚成BHET低聚物，然后將該低聚物加到縮聚工序中，縮聚成PET。

　　乙二醇醇解由于是部分降解而不是徹底降解，因而成本相對(duì)較低。反應(yīng)得到的高純度BHET可直接用于生產(chǎn)纖維級(jí)聚酯。經(jīng)測(cè)試，用這一工藝生產(chǎn)PET紡絲制成的纖維與用純PET紡制成的纖維在質(zhì)量方面無(wú)實(shí)質(zhì)性的差異。但乙二醇醇解法有一定的局限性：回收對(duì)象100%為PET均聚物、不含天然纖維或其他合成材料。

　　2.2.2甲醇醇解

　　甲醇醇解原理是廢PET與甲醇反應(yīng)得到DMT和乙二醇，DMT可轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二甲酸或直接用作PET原料。甲醇醇解的化學(xué)反應(yīng)是DMT與EG酯交換反應(yīng)生成PET的逆反應(yīng)。

　　傳統(tǒng)的甲醇醇解工藝盡管解聚反應(yīng)比較簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品提純卻要復(fù)雜得多。如果PET片中還有共聚單體，分離的難度就相應(yīng)增加。有一些工藝將醇解后的產(chǎn)物以蒸汽的形式而不是液體的形式從反應(yīng)器中取出。

　　2.2.3水解

　　水解的原理主要是PET同水反應(yīng)，將PET降解為T(mén)PA和EG。當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，PET會(huì)發(fā)生水解，水解速度隨溫度上升而加快。但要深度水解得到TPA(高純度對(duì)苯二甲酸)和EG，則必須在酸堿催化或高溫高壓條件下進(jìn)行。由于水解要求反應(yīng)條件較高，與其他方法相比，投資成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本要高出許多。

　　這三種回收工藝各有特點(diǎn),具體比較見(jiàn)表1。表1三種回收工藝的特點(diǎn)

　　項(xiàng)目甲醇醇解乙二醇醇解水解

　　回收產(chǎn)品DMT、EG混合BHETTPA、EG

　　投資高低高

　　需先除去的雜質(zhì)顏料及其它一些污染物(PE、PVC等)顏料、PE、PVC等顏料、PE、PVC等

　　裝置規(guī)模50kt/a-80kt/a可大可小50kt/a或以上

　　工業(yè)化情況工業(yè)化工業(yè)化未工業(yè)化

　　主要技術(shù)持有者柯達(dá)、杜邦公司

　　此外，近年來(lái)出現(xiàn)了超臨界甲醇醇解法。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了四氫呋喃共聚法，向廢聚酯中加入四氫呋喃，采用特定的催化劑使之形成共聚體，這種共聚體由高分子的軟硬鏈組成，是一種很好的工程塑料。日本KobeSteel公司推出了超臨界水水解法，這種技術(shù)采用超臨界水將廢聚酯水解制TPA和乙二醇，據(jù)該公司稱(chēng)這種工藝回收生產(chǎn)的TPA純度超過(guò)99%。

　　3利用

　　3.1服裝用纖維

　　美國(guó)赫斯特•塞拉尼斯公司用50%再生聚酯制成2.47dtex滌綸長(zhǎng)絲TreviraⅡ，開(kāi)發(fā)了起毛織物“Polartec”，據(jù)加工織物的馬爾登紡織廠(chǎng)稱(chēng)，制成的織物與100%新的合成聚酯沒(méi)有區(qū)別。福州恒利化纖公司用可口可樂(lè)瓶采用包覆法開(kāi)發(fā)了滌綸色纖，產(chǎn)品供不應(yīng)求。

　　3.2填絮纖維

　　美國(guó)赫斯特•塞拉尼斯公司還開(kāi)發(fā)了“TreviraLoft”中空纖維(6.6-9.9gdtex)，產(chǎn)品具有良好的保溫性、柔軟性。美國(guó)carleecorp公司用再生聚酷制成“Ecospun”中空短纖維，作絮棉填充料。此外，赫斯特•塞拉尼斯公司開(kāi)發(fā)的“TreviraLoftHV”中空三角形截面纖維的中空度達(dá)22%，是作墊子、家具填充物的上乘材料。意大利O.K.V公司將聚酯廢棉等物通過(guò)開(kāi)松均勻進(jìn)入特殊的模具變成汽車(chē)內(nèi)的保溫層，我國(guó)桑塔那汽車(chē)就是從該公司購(gòu)買(mǎi)這樣的保溫層。

　　3.3包裝用聚酯瓶

　　伊斯特曼公司將回收聚酯全部制成飲料、藥品和普通食品的包裝瓶(袋)。1993年美、英、澳大利亞三國(guó)合作研究了“多層重復(fù)系統(tǒng)”回收聚酯包裝容器項(xiàng)目。澳大利亞政府已批準(zhǔn)在食品包裝中使用。這種包裝容器由內(nèi)、外、中三層組成，內(nèi)外兩層為新聚酯，中間一層為回收聚酯膜。

　　3.4非織造布

　　赫斯特.塞拉尼斯公司用再生聚酯纖維制造非織造布，作滌綸短纖維捆包材料，代替聚丙烯布。

　　3.5聚酯混凝土

　　美國(guó)奧斯汀的得克薩斯大學(xué)研究了用廢聚酯制造混凝土的方法。即，將廢聚酯用乙烯、丙烯或新戊二醇降解成二元醇的單體或齊聚物，再與不飽和二元酸或酸酐反應(yīng)生成不飽和聚酯，再溶于苯乙烯中，加入自由基引發(fā)劑、促進(jìn)劑加聚交聯(lián)，使粘度為0.1一0.5Pa•s， 加入粉煤灰，制成混凝土。該混凝土可承受很高的壓縮、拉伸、彎曲力，可用于地磚、機(jī)器底座、機(jī)床部件、鐵軌枕木、建筑預(yù)制板、廢酸排泄管、接線(xiàn)盒和高壓絕緣件等，還可用廢聚酯做成非織造布，繼而作為混凝土的骨架材料，這樣大大降低混凝土的構(gòu)件重量。

　　3.6聚酯漆

　　將廢聚酯、EG與甘油在210一270℃下，以Zn(Ac)2作催化劑進(jìn)行醇解酯交換，然后在一定溫度下縮聚，再加入溶劑即可制得高強(qiáng)度絕緣漆。

　　將廢聚酯與油酸、松香、甘油、季戊四醇等熬煉后，加入催干劑及200號(hào)溶劑油、二甲苯，可制得各種清漆、調(diào)和漆。

　　3.7聚酯涂料

　　用廢聚酯還可制得彈性地面涂料，即將廢聚酯加入一定量溶劑加熱溶解，再加入增塑劑，充分?jǐn)嚢璩捎拖?，然后加入到由乳化劑、丙烯酸?lèi)和水組成的乳液中，聚合、抽單體，調(diào)pH值后過(guò)濾即成。

　　在廢聚酯中加入鄰苯酐、順丁烯二酐、丙二醇進(jìn)行反應(yīng)，可制成不飽和聚酯，用作玻璃鋼的原料。

　　將廢聚酯解聚，加入第二組分可生產(chǎn)粘合劑、熱熔膠。

　　總之，廢聚酯利用領(lǐng)域廣闊。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　聚酯的回收利用前景將取決于以下一些因素：

　　(1)各國(guó)的環(huán)境法則的制定情況。如果環(huán)境法規(guī)對(duì)塑料回收利用的要求高，那么對(duì)聚酯的回收利用就會(huì)有很大的促進(jìn)作用。

　　(2)新PET樹(shù)脂的來(lái)源情況?；厥誔ET的經(jīng)濟(jì)性和人們對(duì)它需求程度與新PET過(guò)剩多少有很大的關(guān)系。

　　(3)回收PET的應(yīng)用領(lǐng)域是否擴(kuò)大，用量是否增加。

　　(4)聚酯解聚技術(shù)、回收利用技術(shù)的發(fā)展情況。如果聚酯回收利用技術(shù)發(fā)展較快，將會(huì)產(chǎn)生很大促進(jìn)作用。

　　我國(guó)的聚酯生產(chǎn)能力居世界 ，在聚酯生產(chǎn)及加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢料。另外，作為包裝材料使用的聚酯用后幾乎全成為廢料，因此我國(guó)的廢聚酯來(lái)源是非?？捎^(guān)的。

　　隨著聚酯回收利用技術(shù)的不斷進(jìn)步，聚酯回收不僅有利于環(huán)境和工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也能成為帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)利益的產(chǎn)業(yè)。

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