作为PET

by / 星期五,25三月2016 / 发表于 原材料

聚对苯二甲酸 (有时写为聚对苯二甲酸乙二酯),通常缩写 作为PET, 皮特,或者过时的PETP或PET-P,是最常见的 热塑性的 聚合物 的树脂 聚酯纤维 系列,用于服装纤维, 集装箱 用于液体和食品,用于制造的热成型,以及与用于工程树脂的玻璃纤维结合使用。

也可以用品牌名称来称呼它 的确良; 在英国, 涤纶; 或者在俄罗斯和前苏联, 拉夫桑.

世界上大多数PET生产都是用于合成纤维的(超过60%),其中瓶装生产约占全球需求的30%。 在纺织品应用中,PET的通用名称是 聚酯纤维,而缩写 作为PET 通常用于包装。 聚酯约占世界聚合物产量的18%,是第四大产量 聚合物; 聚乙烯(PE), 聚丙烯 (PP)和 聚氯乙烯 (PVC)分别是第一,第二和第三。

PET包括 聚合的 对苯二甲酸乙二酯单体的单元,重复(C10H8O4) 单位。 PET通常是可回收的,并且具有 1 作为其回收标志。

取决于其加工和热历史,聚对苯二甲酸乙二醇酯可能以无定形(透明)形式存在,也可能以无定形形式存在。 半结晶聚合物。 根据其晶体结构和粒径,半结晶材料可能看起来是透明的(粒径<500 nm)或不透明的和白色的(粒径最大为几微米)。 其单体 对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯 可以由 酯化 之间的反应 对苯二甲酸乙二醇 以水为副产品,或 酯交换 之间的反应 乙二醇对苯二甲酸二甲酯 甲醇 作为副产品。 聚合是通过 缩聚 单体与水作为副产物的反应(在酯化/酯交换反应后立即完成)。

名称
IUPAC名称

聚(1,4-乙基苯甲酸二乙酯)
标识符
25038-59-9 Yes
缩略语 宠物,宠物
查看房源
(C10H8O4)n
摩尔质量 变量
密度 1.38克/厘米3 (20°C), 无定形的:1.370克/厘米3, 单晶:1.455克/厘米3
熔点 > 250°C,260°C
沸点 > 350°C(分解)
几乎不溶
导热系数 0.15至0.24 W m - 1 K - 1
1.57–1.58、1.5750
热化学
1.0 kJ /(kg·K)
相关化合物
相关 单体
对苯二甲酸
乙二醇
除另有说明外,均以其 标准状态 (在25°C [77°F],100 kPa下)。

使用

由于PET是一种出色的防水防潮材料,因此由PET制成的塑料瓶被广泛用作软饮料(请参见碳酸化)。 对于某些特殊的瓶子,例如指定用于啤酒盛装的瓶子,PET将附加的聚乙烯醇(PVOH)层夹在中间,以进一步降低其氧气渗透性。

双轴取向PET 可以通过在金属薄膜上蒸发一层金属薄膜来降低其渗透性,并使其具有反射性和不透明性(通常以商品名“迈拉”(Mylar)而著称)来镀铝膜。PET)。 这些特性可用于许多应用,包括柔性食品 包装保温。 参见:“太空毯”。 由于其高的机械强度,PET膜常用于胶带应用,例如磁带的载体或压敏胶带的背衬。

无取向PET片材可以 热成型 制作包装托盘和泡罩包装。 如果使用可结晶的PET,则托盘可用于冷冻晚餐,因为它们可承受冷冻和烤箱烘烤的温度。 与透明的无定形PET相反,可结晶的PET或CPET倾向于呈黑色。

当充满玻璃颗粒或纤维时,它变得明显更硬且更耐用。

PET还用作薄膜太阳能电池中的基材。

涤纶还拼接在铃绳顶部,以防止绳子穿过天花板时磨损。

发展历程

PET在1941年由John Rex Whinfield,James Tennant Dickson及其雇主英格兰曼彻斯特印花棉布印刷商协会获得了专利。 位于美国特拉华州的EI DuPont de Nemours于1951年1952月首次使用商标Mylar,并于XNUMX年获得注册。它仍然是聚酯薄膜最著名的名称。 该商标的当前所有者是美国杜邦帝人电影公司,该公司与一家日本公司合作。

在苏联,PET最早于1949年在苏联科学院高分子化合物研究所的实验室生产,其名称“ Lavsan”是其缩写(бораторииИнститута высокомолекулярных с奥德季涅尼耶 А关注 наукССССР)。

该PET瓶在1973年由Nathaniel Wyeth申请了专利。

物理性能

天然状态的PET是无色半结晶树脂。 根据加工方式,PET可以是半刚性到刚性的,而且重量很轻。 它具有良好的阻气性和适度的湿气阻隔性,以及对酒精(需要额外的“阻隔”处理)和溶剂的良好阻隔性。 它坚固且耐冲击。 PET暴露于氯仿和某些其他化学物质(如甲苯)时会变成白色。

除聚酯纤维外,约60%的结晶度是商品的上限。 通过将熔融聚合物快速冷却到T以下可以生产出透明产品g 玻璃化转变温度以形成无定形固体。 像玻璃一样,无定形的PET会在没有足够的时间使熔体冷却时以有序的结晶方式自行排列时形成。 在室温下,分子被冻结在适当的位置,但是,如果通过加热到高于T的温度将足够的热能放回分子中g之后,它们又开始移动,使晶体成核并生长。 此过程称为固态结晶。

当使其缓慢冷却时,熔融的聚合物形成更多结晶的材料。 这种材料有 球晶 包含许多小 微晶 当从无定形固体中结晶时,而不是形成一个大的单晶。 当光穿过微晶之间的边界以及它们之间的非晶区域时,光趋向于散射。 这种散射意味着结晶PET在大多数情况下是不透明和白色的。 纤维拉伸是生产几乎单晶产品的少数工业工艺之一。

特性粘度

帆布通常由也称为聚酯的PET纤维或Dacron品牌制成; 彩色轻便大三角帆通常由尼龙制成

PET的最重要特征之一是 特性粘度 (IV)。

材料的特性粘度,是通过将相对粘度外推至零浓度而测得的 分升 每克(dℓ/ g)。 特性粘度取决于其聚合物链的长度,但是由于外推至零浓度而没有单位。 聚合物链越长,链之间的缠结越多,因此粘度越高。 特定批次的树脂的平均链长可以在 缩聚.

PET的特性粘度范围:

纤维等级

0.40–0.70纺织品
0.72–0.98技术,轮胎帘线

电影级

0.60-0.70 BoPET (双轴取向PET薄膜)
0.70–1.00片材等级 热成型

瓶级

0.70–0.78水壶(扁平的)
0.78–0.85碳酸软饮料级

单丝,工程塑料

1.00-2.00

烘干

PET是 吸湿性,表示它从周围环境吸收水。 但是,当该“潮湿的” PET加热时,水 水解 PET,降低其弹性。 因此,在树脂可以在成型机中加工之前,必须将其干燥。 干燥是通过使用 干燥剂 在将PET送入加工设备之前先使用干燥机或干燥机。

在干燥机内部,干燥的热空气被泵入装有树脂的料斗底部,以使它向上流过颗粒,从而除去途中的水分。 湿热的空气离开料斗的顶部,首先流过后冷却器,因为从冷空气中除去水分比热空气更容易。 然后将所得的冷湿空气通过干燥剂床。 最后,离开干燥剂床的冷干燥空气在过程加热器中重新加热,并通过相同的过程以闭环形式送回。 通常,加工前树脂中的残留水分含量必须小于百万分之50(百万分之几的水,以重量计)。 干燥机的停留时间不应短于约四个小时。 这是因为在不到4小时的时间内将物料干燥需要在160°C以上的温度 水解 将在颗粒干燥之前就开始进入颗粒内部。

PET也可以在压缩空气树脂干燥机中干燥。 压缩空气干燥器不会重复使用干燥空气。 干燥的加热压缩空气像在干燥剂干燥机中一样循环通过PET颗粒,然后释放到大气中。

共聚物

除纯(均聚物)PET,PET改性 共聚 也可以。

在某些情况下,共聚物的改性性质对于特定应用是更期望的。 例如, 环己烷二甲醇 (CHDM)可以代替聚合物添加到聚合物主链中 乙二醇。 由于该结构单元比其取代的乙二醇单元大得多(额外的6个碳原子),因此它不像乙二醇单元那样适合相邻链。 这会干扰结晶并降低聚合物的熔融温度。 通常,这种PET被称为PETG或PET-G(聚对苯二甲酸乙二醇酯改性; Eastman Chemical,SK Chemicals和Artenius Italia是PETG的一些制造商)。 PETG是一种透明的无定形热塑性塑料,可以注塑或片材挤出。 可以在处理过程中上色。

另一个常见的修饰语是 间苯二甲酸,替换一些1,4-()链接 对苯二甲酸 单位。 1,2-(邻位)或1,3-(目标-)链接会在链中产生一个角度,这也会影响结晶度。

这样的共聚物对于某些模塑应用是有利的,例如 热成型,例如,用于由共PET膜,无定形PET片(A-PET)或PETG片制成托盘或泡罩包装。 另一方面,结晶在机械和尺寸稳定性很重要的其他应用中很重要,例如安全带。 对于PET瓶,请使用少量的间苯二甲酸CHDM, 二甘醇 (DEG)或其他共聚单体可能是有用的:如果仅使用少量共聚单体,则结晶会减慢但不能完全阻止。 结果,可以通过以下途径获得瓶子 拉伸吹塑 (“ SBM”),它们既透明又结晶,足以对香气甚至气体(例如碳酸饮料中的二氧化碳)形成足够的屏障。

生产

用间苯二甲酸(中间)代替对苯二甲酸(右)在PET链中产生扭结,干扰结晶并降低聚合物的熔点
PET生产中的聚酯化反应

聚对苯二甲酸乙二醇酯由 乙二醇对苯二甲酸二甲酯 (C6H4(CO2CH3)2),或 对苯二甲酸.

前者是 酯交换 反应,而后者是 酯化 反应。

对苯二甲酸二甲酯工艺

In 对苯二甲酸二甲酯 在此过程中,该化合物和过量的乙二醇在150–200°C的温度下与熔体反应 碱性催化剂. 甲醇 (CH3通过蒸馏除去OH)以推动反应进行。 借助于真空在高温下蒸馏出过量的乙二醇。 第二个酯交换步骤在270–280°C进行,同时也连续蒸馏乙二醇。

将反应理想化如下:

第一步
C6H4(CO2CH3)2 + 2户2CH2OH→C6H4(CO2CH2CH2哦)2 + 2通道3OH
第二步
n C6H4(CO2CH2CH2哦)2 →[((CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + n HOCH2CH2OH

对苯二甲酸工艺

对苯二甲酸 在此过程中,乙二醇和对苯二甲酸的酯化反应直接在中等压力(2.7–5.5 bar)和高温(220–260°C)下进行。 在反应中除去水,并通过蒸馏连续除去水:

n C6H4(CO2H)2 + n HOCH2CH2OH→[(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + 2n H2O

降解

PET在加工过程中会经历各种降解。 可能发生的主要降解是水解,可能是最重要的热氧化。 当PET降解时,会发生几件事:变色,链状 剪断 导致分子量降低,形成 乙醛交叉链接 (“凝胶”或“鱼眼”形)。 变色归因于在高温下长时间的热处理后形成的各种发色体系。 当聚合物的光学要求非常高时,例如在包装应用中,这成为问题。 热和热氧化降解导致较差的加工性能和材料性能。

缓解这种情况的一种方法是使用 共聚物。 共聚单体,例如CHDM或 间苯二甲酸 降低熔融温度并降低PET的结晶度(当该材料用于制瓶时尤其重要)。 因此,可以在较低的温度和/或较低的力下塑性地形成树脂。 这有助于防止降解,将最终产品中的乙醛含量降低到可接受(即不明显)的水平。 看到 共聚物, 以上。 改善聚合物稳定性的另一种方法是使用稳定剂,主要是抗氧化剂,例如 亚磷酸酯。 最近,还考虑了使用纳米结构化学物质​​对材料进行分子水平的稳定化处理。

乙醛

乙醛 是一种无色挥发性物质,带有水果味。 尽管它在某些水果中自然形成,但它可能导致瓶装水的异味。 乙醛是由于材料处理不当而降解而形成的。 高温(PET在300°C或570°F以上时分解),高压,挤出机速度(剪切流过大会升高温度)和较长的料筒停留时间都有助于生产乙醛。 产生乙醛时,其中一些仍然溶解在容器壁中,然后 扩散 放入储存在里面的产品中,改变了口味和香气。 对于非消耗品(例如洗发水),果汁(已经含有乙醛)或口味浓烈的饮料(如软饮料)而言,这不是问题。 但是,对于瓶装水,低乙醛含量非常重要,因为即使没有任何物质掩盖香气,即使极低的乙醛浓度(水中的十亿分之十至十亿分之二)也可能产生异味。

(Sb)是准金属元素,以化合物的形式用作催化剂,例如 三氧化二锑 (锑2O3)或三乙酸锑生产PET。 制造后,可以在产品表面发现可检测量的锑。 该残留物可以通过洗涤除去。 锑也保留在材料本身中,因此可以迁移到食物和饮料中。 将PET暴露于沸腾或微波处理中会大大增加锑的含量,可能会超过USEPA的最大污染水平。 世卫组织评估的饮用水限量是十亿分之20(WHO,2003),而美国的饮用水限量是十亿分之6。 尽管三氧化二锑口服时毒性低,但仍然令人担忧。 瑞士人 联邦公共卫生局 调查了锑的迁移量,比较了装在PET和玻璃瓶中的水:PET瓶中水的锑浓度较高,但仍远低于允许的最大浓度。 瑞士联邦公共卫生局的结论是,少量的锑从PET迁移到瓶装水中,但由此产生的低浓度的健康风险可以忽略不计(“每日容许摄入量”由 WHO)。 后来(2006年)但得到更广泛宣传的研究发现,PET瓶水中的锑含量相似。 世界卫生组织已经发布了饮用水中锑的风险评估。

然而,在英国用PET生产和瓶装的浓缩果汁(尚未建立指导方针)被发现含有高达44.7 µg / L的锑,远高于欧盟的限量。 自来水 5微克/升。

生物降解

诺卡氏菌 可以通过酯酶降解PET。

日本科学家分离出一种细菌 大阪伊德氏杆菌 它具有两种酶,可以将PET分解成较小的碎片,细菌可以消化。 的殖民地 sa 可以在大约六周内分解塑料薄膜。

实现安全

评论发表于 环境与健康展​​望 在2010年XNUMX月,PET可能会产生 内分泌干​​扰物 在常用条件下,并建议对此主题进行研究。 建议的机制包括浸出 邻苯二甲酸盐 以及浸出 。 文章发表于 环境监测杂志 2012年XNUMX月得出的结论是 去离子水 即使在温度最高为60°C(140°F)的环境中短暂存储时,存储在PET瓶中的物品仍处于EU可接受的限制内,而在室内存放不到一年后,瓶装内容物(水或软饮料)有时可能会超过EU限制温度。

瓶子加工设备

与制成瓶坯相比,成品PET饮料瓶

PET瓶有两种基本的成型方法,即一步法和两步法。 在两步成型中,使用了两个单独的机器。 第一台机器注塑成型类似于试管的瓶坯,瓶盖螺纹已经成型到位。 管体明显较厚,因为第二步将使用以下方法将其充气成最终形状 拉伸吹塑.

在第二步中,将预成型坯快速加热,然后在两部分式模具上充气,以将其成型为瓶子的最终形状。 现在,瓶坯(未充气的瓶子)本身也用作坚固而独特的容器。 除新颖糖果外,红十字会的一些章节还作为“生活瓶”计划的一部分将其分发给房主,以存储紧急情况的病历。 瓶坯的另一种越来越普遍的用途是户外活动“寻宝”中的容器。

在一步式机器中,从原材料到成品容器的整个过程都在一台机器上进行,使其特别适合于成型非标准形状(定制成型),包括广口瓶,扁椭圆形,烧瓶形状等。其最大优点是与两步式系统相比,减少了空间,减少了产品处理和能源,并大大提高了视觉质量。

聚酯回收业

2016年,估计每年生产56万吨PET。

虽然大多数热塑性塑料原则上可以回收, PET瓶回收 由于树脂的高价值以及PET在几乎广泛用于水和碳酸软饮料装瓶中的专有用途,因此它比许多其他塑料应用更加实用。 PET有一个 树脂识别码 1。 再生PET的主要用途是聚酯 纤维,打包带和非食品容器。

由于PET的可回收性和相对丰度 消费后浪费 以瓶子的形式,PET作为地毯纤维正在迅速获得市场份额。 莫霍克工业公司 于1999年发布everSTRAND,这是一种100%消费后回收含量的PET纤维。 自那时以来,已经有超过17亿个瓶子被回收为地毯纤维。 Pharr Yarns是Looptex,Dobbs Mills和Berkshire Flooring等众多地毯制造商的供应商, 生产的BCF(散装连续长丝)PET地毯纤维的消费后可回收成分最少为25%。

与许多塑料一样,PET也是热处置的极佳候选者(焚化),因为它是由碳,氢和氧组成,只含痕量的催化剂元素(不含硫)。 PET具有软煤的能量含量。

回收聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET或聚酯时,通常必须区别两种方式:

  1. 将化学物质循环回初始原料中提纯 对苯二甲酸 (PTA)或 对苯二甲酸二甲酯 (DMT)和 乙二醇 (EG),其中聚合物结构被完全破坏,或处于过程中间体等 对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯
  2. 维持或重构原始聚合物特性的机械回收。

仅使用超过50,000吨/年的高容量回收生产线,PET的化学回收将变得具有成本效益。 仅在非常大的聚酯生产商的生产地点内才能看到这样的生产线。 过去已经进行了数次工业规模的尝试来建立这种化学回收工厂,但是没有取得成功。 迄今为止,即使日本有希望的化学回收利用也尚未成为工业突破。 造成这种情况的两个原因是:首先,难以在一个站点上连续不断地采购大量的废瓶,其次,其价格不断增加,并且所收集的废瓶价格波动较大。 例如,从2000年到2008年,打包瓶的价格从大约50欧元/吨增加到500年的2008欧元/吨以上。

如今,以多种形式对处于聚合状态的PET进行机械回收或直接循环。 这些过程是中小型工业的典型过程。 5000-20,000吨/年的工厂产能已经可以实现成本效益。 在这种情况下,如今几乎所有类型的回收材料都可以反馈到材料循环中。 这些不同的回收过程将在下文中详细讨论。

除了化学污染物和 降解 在首次加工和使用过程中产生的产品中,机械杂质是回收流中质量下降的主要部分。 回收材料越来越多地引入制造过程,而这些过程最初只是为新材料而设计的。 因此,有效的分选,分离和清洁过程对于高质量的再生聚酯而言变得至关重要。

在谈论聚酯回收行业时,我们主要集中在PET瓶的回收上,而PET瓶则用于各种液体包装,例如水,碳酸软饮料,果汁,啤酒,调味料,清洁剂,家用化学品等。 瓶子由于形状和一致性而易于区分,并且可以通过自动或手动分选过程与废塑料流分离。 成熟的聚酯回收行业包括三个主要部分:

  • PET瓶的收集和废物分类:废物物流
  • 清洁瓶片的生产:片的生产
  • PET薄片到最终产品的转化:薄片加工

来自第一部分的中间产品是PET含量大于90%的打包废瓶。 最常见的交易形式是草捆,但也有砖块,甚至是散装的,预先切割的瓶子在市场上很普遍。 在第二部分中,将收集的瓶子转换为干净的PET瓶片。 根据所需的最终薄片质量,该步骤可能会或多或少地复杂。 在第三步中,将PET瓶片加工成任何类型的产品,例如薄膜,瓶子,纤维,长丝,捆扎带或诸如粒料的中间体,以进行进一步加工和工程塑料。

除了外部(消费后)聚酯瓶的回收外,还存在内部(消费前)回收过程的数量,这些浪费的聚合物材料不会从生产现场转移到自由市场,而是在同一生产循环中重复使用。 这样,纤维废料可直接再利用以生产纤维,预成型废料可直接再利用以生产预成型件,而膜废料可直接再利用以生产膜。

PET瓶回收

净化和去污

任何回收概念的成功都隐藏在加工过程中正确位置和必要或期望程度的净化和净化效率上。

通常,适用以下条件:在过程中尽早清除异物,并且进行得越彻底,过程效率就越高。

增塑剂 PET的温度在280°C(536°F)的范围内是几乎所有常见的有机杂质如 PVC, PLA, 聚烯烃,化学木浆和纸纤维, 聚乙酸乙烯酯,熔融粘合剂,着色剂,糖和 蛋白质 残留物被转化为有色降解产物,继而可能释放出反应性降解产物。 然后,聚合物链中的缺陷数量大大增加。 杂质的粒径分布非常宽,肉眼可见且易于过滤的60-1000 µm的大颗粒代表了较小的邪恶,因为它们的总表面积较小,因此降解速度较低。 微观粒子的影响(因为它们很多)增加了聚合物中缺陷频率,因此影响相对较大。

在许多回收过程中,座右铭“眼睛看不见的心脏无法克服”。 因此,在这种情况下,除有效分选外,通过熔体过滤工艺去除可见杂质颗粒尤为重要。

通常,可以说由收集的瓶子制成PET瓶片的过程具有多种用途,因为不同的废物流的成分和质量都不同。 鉴于技术,不仅只有一种方法。 同时,有许多工程公司提供片状生产设备和部件,因此很难决定一种或其他设备的设计。 但是,有些过程共享了大多数这些原理。 根据输入材料的成分和杂质含量,采用以下一般处理步骤。

  1. 大包开口,煤球开口
  2. 分类和选择不同的颜色,异物(尤其是PVC),异物,去除薄膜,纸张,玻璃,沙子,土壤,石头和金属
  3. 预洗不切
  4. 粗切干燥或联合预洗
  5. 去除石头,玻璃和金属
  6. 空气筛分以除去薄膜,纸张和标签
  7. 干磨和/或湿磨
  8. 通过密度差异去除低密度聚合物(杯)
  9. 热水洗
  10. 碱洗和表面蚀刻,保持特性粘度和去污
  11. 漂洗
  12. 净水冲洗
  13. 烘干
  14. 片状空气过滤
  15. 自动薄片分类
  16. 水回路及水处理技术
  17. 片状质量控制

杂质和材料缺陷

考虑到使用寿命的延长,最终用途的增加和重复使用,在聚合过程中以及使用聚合物时,聚合材料中累积的可能的杂质和材料缺陷的数量将永久增加。 就回收的PET瓶而言,所提到的缺陷可以分为以下几类:

  1. 反应性聚酯的OH-或COOH-端基转变为无反应或不反应的端基,例如通过对苯二甲酸的脱水或脱羧形成乙烯基酯端基,OH-或COOH-端基与单官能降解反应一碳酸或醇类产品。 结果是在再缩聚或再SSP过程中反应性降低,并扩大了分子量分布。
  2. 端基比例朝着因热和氧化降解而建立的COOH端基的方向移动。 结果是在存在湿度的热处理过程中,反应活性降低,酸自催化分解增加。
  3. 多官能大分子的数量增加。 凝胶的积累和长链分支缺陷。
  4. 非聚合物类有机和无机异物的数量,浓度和种类都在增加。 随着每一个新的热应力,有机异物将通过分解反应。 这导致进一步的降解支持物质和着色物质的释放。
  5. 在空气(氧气)和湿气存在的情况下,氢氧化物和过氧化物基团会在聚酯制成的产品表面形成。 紫外线会加速此过程。 在后处理过程中,过氧化氢是氧自由基的来源,而氧自由基是氧化降解的来源。 过氧化氢的破坏将在第一次热处理之前或在塑化过程中发生,并且可以由合适的添加剂(例如抗氧化剂)来支持。

考虑到上述化学缺陷和杂质,在每个回收循环中对以下聚合物特性进行了不断的修改,这些特性可以通过化学和物理实验室分析来检测。

特别是:

  • COOH端基的增加
  • 增加色号b
  • 雾度增加(透明产品)
  • 低聚物含量的增加
  • 过滤性降低
  • 副产物含量的增加,例如乙醛,甲醛
  • 增加可提取的外来污染物
  • 颜色L减少
  • 减少 特性粘度 或动态粘度
  • 降低结晶温度,提高结晶速度
  • 降低机械性能,如拉伸强度,断裂伸长率或 弹性模量
  • 扩大分子量分布

同时,PET瓶的回收是许多工程公司提供的工业标准流程。

再生聚酯的加工实例

聚酯的回收过程几乎与基于原始粒料或熔体的制造过程一样多。 取决于回收材料的纯度,如今,聚酯可以与原始聚合物共混,或越来越多地以100%回收聚合物的形式用于大多数聚酯生产工艺中。 有些例外,例如低厚度的BOPET膜,特殊应用(例如光学膜或通过> 6000 m / min的FDY纺丝制成的纱线,微丝和微纤维)仅由原始聚酯制成。

简单地重新造粒瓶片

该过程包括通过干燥和结晶薄片,通过塑化和过滤以及通过造粒将瓶废物转变为薄片。 产品是特性粘度在0.55-0.7dℓ/ g范围内的无定形再造粒物,具体取决于完成的PET片预干燥程度。

特点:颗粒中乙醛和低聚物含量较低; 粘度以某种方式降低,颗粒是无定形的,必须进行结晶和干燥后才能进行进一步处理。

处理至:

选择重新造粒的方式意味着要进行额外的转换过程,该过程一方面会消耗大量的能源和成本,并且会造成热破坏。 另一方面,造粒步骤具有以下优点:

  • 强化熔体过滤
  • 中间质量控制
  • 添加剂改性
  • 产品选择和质量分离
  • 处理灵活性增加
  • 质量统一。

生产用于瓶子(瓶子到瓶子)和A-PET的PET颗粒或薄片

原则上,此过程类似于上述过程; 然而,产生的粒料直接(连续或不连续)结晶,然后在翻滚干燥机或立管式反应器中进行固态缩聚(SSP)。 在该处理步骤中,相应的特性粘度为0.80–0.085dℓ/ g,再次重建,同时,乙醛含量降至<1 ppm。

欧洲和美国的一些机器制造商和生产线制造商都在努力提供独立的回收流程,例如所谓的瓶对瓶(B-2-B)流程,例如 贝贝特, 史达林格URRC或BÜHLER的目标是根据FDA应用所谓的挑战试验,提供所需萃取残留物“存在”以及去除模型污染物的证据,这对于将处理过的聚酯应用于塑料中是必不可少的。食品部门。 但是,除了要获得该过程的批准外,此类过程的任何使用者都必须不断检查FDA对其自己生产的原材料的限制。

瓶片直接转化

为了节省成本,越来越多的聚酯中间体生产商,例如纺纱厂,捆扎机或流延膜厂,正致力于从处理废旧瓶子开始直接使用PET薄片,以期增加生产量。聚酯中间体的数量。 为了调节必要的粘度,除了有效地干燥薄片外,还可能需要通过 缩聚 薄片的熔融相或固态缩聚反应。 最新的PET薄片转化工艺应用双螺杆挤出机,多螺杆挤出机或多旋转系统以及同时进行真空脱气以除去水分并避免薄片预干燥。 这些方法允许未干燥的PET薄片的转化,而不会由于水解而引起粘度的实质降低。

关于PET瓶片的消耗,约70%的主要部分转化为纤维和长丝。 在纺丝过程中直接使用辅助材料(例如瓶片)时,需要获得一些加工原理。

生产POY的高速纺丝工艺通常需要0.62-0.64dℓ/ g的粘度。 从瓶片开始,可以通过干燥程度来设定粘度。 TiO的附加用途2 对于全暗线或半暗线是必需的。 为了保护喷丝头,在任何情况下都必须对熔体进行有效过滤。 暂时而言,由100%可回收聚酯制成的POY数量很少,因为此过程需要高纯度的纺丝熔体。 大多数时候,使用的是原始颗粒和回收颗粒的混合物。

短纤维在特性粘度范围内旋转,特性粘度范围稍低,应在0.58至0.62d XNUMX / g之间。 在这种情况下,在真空挤出的情况下,也可以通过干燥或真空调节来调节所需的粘度。 但是,为了调节粘度,需要添加链长调节剂,例如 乙二醇 or 二甘醇 也可以使用。

纺制非织造布(在用于纺织应用的精细纤度领域以及作为基础材料的重纺非织造布,例如用于屋顶盖或道路施工中),可以通过纺纱瓶片来制造。 纺丝粘度再次在0.58-0.65dℓ/ g的范围内。

使用再生材料引起人们越来越多的兴趣的领域是高强度包装条和单丝的制造。 在这两种情况下,初始原料都是特性粘度较高的主要回收材料。 然后在熔体纺丝工艺中制造高强度的包装条和单丝。

回收到单体

聚对苯二甲酸乙二酯可以解聚得到组成单体。 纯化后,该单体可用于制备新的聚对苯二甲酸乙二酯。 聚对苯二甲酸乙二醇酯中的酯键可通过水解或通过酯交换反应而裂解。 这些反应与所用反应完全相反 在生产中.

部分糖酵解

部分糖酵解(与乙二醇进行酯交换反应)将硬质聚合物转化为短链低聚物,可以在低温下进行熔融过滤。 一旦除去了杂质,就可以将低聚物反馈到生产过程中进行聚合。

任务是喂入10–25%的瓶片,同时保持生产线上生产的瓶粒的质量。 通过在PET瓶片的第一次增塑过程中就已经降解(可以在单螺杆或多螺杆挤出机中进行),通过添加少量的乙二醇和通过在塑化后直接对低粘度熔体流进行有效过滤。 此外,将温度降低到最低限度。 另外,通过这种加工方式,通过在塑化时直接添加相应的P-稳定剂,可以使过氧化氢发生化学分解的可能性。 在薄片处理的最后一步中,例如通过添加H3PO3。 将部分糖基化并经过精细过滤的循环材料连续进料到酯化或预缩聚反应器中,相应地调整原料的加料量。

总糖酵解,甲醇分解和水解

通过全糖酵解将聚酯完全转化为聚酯的处理 对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯 (C6H4(CO2CH2CH2哦)2)。 该化合物通过真空蒸馏纯化,是聚酯生产中使用的中间体之一。 涉及的反应如下:

[(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + n HOCH2CH2OH→ n C6H4(CO2CH2CH2哦)2

在日本,这种回收途径已经在工业规模上进行了实验生产。

类似于总糖酵解,甲醇分解将聚酯转化为 对苯二甲酸二甲酯,可以过滤和真空蒸馏:

[(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + 2n CH3OH→ n C6H4(CO2CH3)2

由于基于对苯二甲酸二甲酯的聚酯生产已经大大减少,并且许多对苯二甲酸二甲酯生产商已经消失,因此如今在工业上很少进行甲醇分解。

同样如上所述,聚对苯二甲酸乙二醇酯可被水解为对苯二甲酸和 乙二醇 在高温高压下。 所得粗对苯二甲酸可通过以下方法纯化: 重结晶 得到适合再聚合的材料:

[(CO)C6H4(CO2CH2CH2O)]n + 2n H2O→ n C6H4(CO2H)2 + n HOCH2CH2OH

该方法似乎尚未商业化。

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