更全的杂志信息网

化学降解废旧聚酯生产有色涤纶短纤维工艺探讨

更新时间:2009-03-28

废旧聚酯的回收方法主要有物理法和化学法[1-4]。目前主流的回收方法是物理法,即对回收的聚酯进行干燥、加热熔融,切粒后进行纺丝,或者加热熔融后不切粒直接注入色母粒进行纺丝。该工艺生产较为简单灵活,但流程长,生产过程中需要两次加热,造成两次能耗。化学回收技术目前主要采用乙二醇降解,将聚酯解聚成低相对分子质量的产物,经分离、纯化后得到纯净的单体,再按普通聚酯的合成方法制成纤维级聚酯用于纺丝[5-7]。该工艺将废旧聚酯重新变成单体原料,再聚合过程黏度容易控制,产品色相较为理想,后加工(如可纺性、成膜性等)顺利,但反应时间长、乙二醇加入量比较大,导致回收成本高、能耗高,相对于物理法,产品质量虽有所提高,但经济性差,所以很少在实际生产中得到产业化应用。

作者在综合现有回收方法的基础上,探索了一种新的化学降解废旧聚酯生产有色纤维的工艺,目的是提高产品质量,降低生产成本。

推荐理由:本书作者用其作家和父亲双重身份带来的机敏觉知,以隐喻的手法,犀利、精准的笔触,直面当代少年儿童的成长难题。成长的种种情形被浓缩凝练,比如“不懂事”的孩子和望子成龙的父母,比如“听话”的孩子和渴望与众不同的大人等。小说以关切的广角,使得儿童群体当下面临的种种问题有了更深入、更写实的表达机缘。

1 试验1.1 原料

聚酯废膜:厚度12~75 μm,特性黏数([η])为0.65 dL/g,市售;聚酯瓶片:[η]为0.65~0.80 dL/g,市售;特种降解剂:自制。

自奥德修斯开启“追寻”模式以来,文学史上关于追寻的主题就不可或缺。弗莱和坎贝尔将“追寻”原型在结构上划分为三个部分:冒险的征程、艰辛的战斗以及最终的胜利。纵观小说《小小小小的火》,米娅的追寻既符合原型结构,又有所变化。她永远在路上,前方的未知赋予她的“流浪”一定的冒险性,同时尝尽了生活的艰辛与磨难;但她始终以乐观的独立自主的精神在追寻。最终是否“胜利”难以确定;而不确定性,这也是后现代小说最明显的特征之一。

1.2 设备

由表1还可看出,端羧基含量和二甘醇含量有所偏高,说明再生聚酯还存在一定程度的热降解,但仍在正常指标范围内。灰分含量指标较好,说明再生聚酯中的杂质基本被过滤器过滤干净,与纯净的新料灰分指标接近。再生聚酯的色相超标,颜色外观有些偏黄,但相比物理回收法所得到的聚酯色相b值(达到10以上)效果依然略好,具有优势。色相问题一直是再生聚酯很难解决的问题,通过添加增白剂(或调色剂)进行优化和改性有望得到解决。

13 工艺流程

再生聚合后的熔体通过熔体泵、过滤器进入到熔体管道混合器(该混合器内置三通装置),同时高浓度炭黑母粒由小型螺杆挤出机加热熔融后,通过熔体泵、过滤器注入到熔体管道混合器中与聚合后的熔体充分混合,再通过熔体泵、熔体过滤器分配到纺丝组件进行纺丝,制成棉型短纤维。

 

图1 废旧聚酯化学降解生产有色涤纶短纤维工艺流程Fig.1 Flow chart of colored polyester staple fiber production from chemical degradation of polyester waste

14 分析与测试

聚酯切片质量:采用国标GB/T 14190—1993《纤维级聚酯切片分析方法》进行测试。

纤维力学性能:采用GB/T 14337—2008 《化学纤维 短纤维拉伸性能试验方法》进行测试。

2 结果与讨论

21 化学降解工艺

从表2可以看出,由化学降解废旧聚酯生产的棉型有色涤纶短纤维各项性能指标均较为理想,与常规涤纶短纤维质量较为接近,满足市场用户要求并且纺丝生产过程稳定。

  

图2 降解到一定[η]时降解反应时间随压力的变化Fig.2 Change of degradation time with pressure till a certain value of [η]

固定特种降解剂及乙二醇添加量,压力为10 MPa,考察不同温度下废旧聚酯降解到相同[η]时的降解时间,见图3。

  

图3 降解到一定[η]时降解反应时间随温度的变化Fig.3 Change of degradation time with temperature till a certain value of [η]

综合上述分析,降解温度280 ℃,压力10 MPa,添加一定量的特种降解剂和乙二醇,该条件下废旧聚酯在1.5 min内即能快速降解。

3.在技防上,首先对集输管线安装原油集输运行监控系统。这一系统,通过采集输油管线现场计量仪表压力、温度、流量等参数,经过微处理机处理,再经过无线传输设备将数据传输到各生产调度,用计算机加以分析、处理、实时显示、记录,能及时发现外输管线运行中和被盗情况及泄漏,并及时采取有效处理措施,该系统能有效地解决集输管线长几十公里,甚至上百公里而人员巡视不到位的问题,能使原油丢失减少到最低程度;其次对泵站油区实行“巡回检查系统”,在生产的要害部位和重点油区安装巡检触点,通过巡检器在微机上显示出当班的巡检数据和巡检时间,从而能解决盗油事件及时发现和及时处理。

在一定的高温高压下,随乙二醇量的增大,聚酯降解程度明显加大,降解反应速度对乙二醇添加量非常敏感。但当乙二醇过多添加,虽然降解更彻底,但会造成多种不利因素,如:乙二醇在高温下易脱水产生醚(醚在高温下易氧化变黄,导致产品色相b值变大);多余的乙二醇在后面的聚合釜中还要再高温蒸发除去,导致能耗过高。通过研究发现,加入极少量乙二醇即可达到较好的降解效果。

由图3可知,随着反应温度的升高,降解时间缩短,当反应温度升高到280 ℃时,降解时间缩短到1.5 min,反应效率显著提高,再升高温度时,降解时间有所下降,但下降幅度不大,考虑到工业生产的经济性,选择降解温度为280 ℃。

22 再生聚酯质量

为了对聚合后的聚酯熔体质量进行分析测试,对降解的聚合物进行了再聚合、切粒、干燥,得到再生聚酯切片。由表1可见,再生聚酯切片的[η]达到0.64 dL/g,满足正常纺丝要求。

高中阶段,学生的学习任务日渐繁重,所以要想对学生进行语文思维的培养,需要面临较大的挑战。传统落后的应试教育观念依然存在,这使得教师的教学方法单一落后,也严重束缚着学生的思维发展。因此,在培养学生语文思维的过程中,高中语文教师自身应该坚持积极主动的态度,要具备良好的语文思维,要能够做到精心设疑和巧妙分析,从而发挥出自身的教学引导作用,帮助学生实现思维领域的拓展。教师要转变教学观念,以新型教学理念为指导,不断研究如何在教学中渗透对学生语文思维的培养,营造良好的教学氛围,这样才能促进学生的语文思维不断得到锻炼和发展。

 

表1 再生聚酯切片质量指标Tab.1 Quality index of regenerated polyester chip

  

项目参 数检测值行业标准值[η]/(dL·g-1)0.640.60~0.66端羧基含量/(mmol·kg-1)32≤40二甘醇质量分数,%2.0≤2.2熔点/℃258≥256灰分质量分数,%0.03≤0.04色相b值6.8≤4.2

高温高压反应器:特制,耐高温高压,威海嘉毅化工机械有限公司制;3 L不锈钢聚合反应釜:杭州新派机械有限公司制;SSM-1型纺丝机:日本ABE公司制。

23 有色涤纶短纤维质量

将废旧聚酯加入到高温高压反应器中,加入一定量的特种降解剂及极少量乙二醇,在280 ℃、10 MPa下进行反应,1.5 min后将反应熔体通过过滤器进行过滤,得到较为纯净的低聚体进入到聚合釜进行再聚合,在温度285 ℃、高真空下反应50 min,之后高聚物熔体经过熔体泵进入熔体管道混合器中,同时通过螺杆挤出机向熔体管道混合器中注入质量分数为15%的炭黑母粒,并与熔体进行充分混合,将混合后的熔体通过熔体泵、熔体过滤器分配到纺丝组件,纺丝工艺条件为纺丝温度285 ℃、纺丝速度1 108 m/min、喷丝板孔数2 226、吹风温度24 ℃、吹风相对湿度75%、拉伸倍数1.01×3.51、拉伸温度66 ℃、定型温度150 ℃,加工制成1.56 dtex×38 mm棉型涤纶短纤维。生产工艺流程如图1所示。

固定特种降解剂及乙二醇添加量,温度为200 ℃,考察不同压力下废旧聚酯降解到相同[η]([η]为0.084 dL/g时聚酯降解完全)时的降解时间。由图2可以看出,随着反应压力的升高,废旧聚酯降解到相同[η]时,降解时间明显缩短,反应效率显著提高,考虑到反应的安全性及可操作性,选择降解反应压力为10 MPa。

 

表2 有色涤纶短纤维质量指标Tab.2 Quality index of colored polyester staple fiber

  

项 目 参 数线密度/dtex1.56±0.04断裂强度/(cN·dtex-1)≥5.50断裂伸长率,%15.7卷曲数(25mm)/个9.0卷曲度,%9.0干热收缩率,%35.52

3 结论

a. 加入一定量的特种降解剂及极少量的乙二醇可快速化学降解废旧聚酯,节约乙二醇用量、缩短反应时间的同时,减少聚合阶段蒸除乙二醇的能耗。

在确定使用该材料之前,设计师及甲方经过了大量的调研与考察,有项目完工多年的项目,也有正在施工的项目,总结了别的项目在施工上面的不足之处及注意事项,一共有两点:

b. 采用本降解方法降解后的聚酯可以正常聚合,切片性能指标良好,达到行业标准。

c. 再聚合后得到的熔体与色母粒进行有效混合后,可纺性能良好。

在十八大以来6个中央“一号文件”指引下,“三农”改革高潮迭起。5年多来,我国农业农村发展取得了历史性成就,乡村振兴战略已吹响号角。

d. 本工艺整个流程只需要一次加热,降低了生产能耗。

[1] 许海军.再生聚酯直纺涤纶工业丝成套设备技术探讨[J].合成纤维工业,2013,37(3):58-61.

Xu Haijun.Complete equipment technology for polyester industrial yarn directly spun from recycled polyester[J].Chin Syn Fiber Ind,2013,37(3):58-61.

[2] 汪涌.聚酯瓶回收制再生纤维[J].合成纤维工业,1997,20(3):41-42.

Wang Yong.Making fiber from reclaimed PET bottles[J].Chin Syn Fiber Ind,1997,20(3):41-42.

[3] Karayannidis G P,Nikolaidis A K,Sideridou I D,et al. Chemical recycling of PET by glycolysis:Polymerization and characterization of the dimethacrylated glycolysate[J]. Macromol Mater Eng,2006,291(11):1338-1347.

[4] Karayannidis G P,Achilias D S.Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate)[J]. Macromol Mater Eng,2007,292(2):128-146.

[5] 严涛海. 废旧纺织品回收利用的再探讨—聚酯回收技术[J].成都纺织高等专科学校学报,2016,33(1):181-185.

Yan Taohai. Further discussion on waste textile recycling-PET recycling technology[J]. J Chengdu Text Coll,2016,33(1):181-185.

[6] Buhler P. PET bottle to bottle process [J].Chem Fiber Int,1999,49(5):387-390.

[7] 张仲燕,赵根妹,梁琥琪,等. 聚酯(PET)废塑料分离回收方法研究[J],环境科学,1994,15(3):26-29.

Zhang Zhongyan, Zhao Genmei, Liang Huqi, et al. Study on separation and recovery method of polyester (PET) waste plastics[J]. Chin J Environ Sci,1994,15(3):26-29.

 
崔晓雪,魏文静,张立东,范琳
《合成纤维工业》 2018年第02期
《合成纤维工业》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号