CN102911397B - 一种废旧pc材料的回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，所述回收工艺的步骤包括将破所述废旧聚碳酸酯材料破碎后溶解入有机溶剂中形成均相溶液；再向所述均相溶液中加入吸附剂，脱色及除去不溶解物质，再依次进行过滤和结晶得到所需的结晶聚碳酸酯材料，本发明所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺解决了再生聚酯特性粘度的控制技术、结晶技术和除杂质技术，整个过程不加水，不存在废水排放问题，进而减少了对环境的污染。再生PC产品的特性粘度达到0.77dL/g,纯度达到99.5%，回收料达到新料的水平。
Description
技术领域
本发明涉及废旧塑料的回收工艺，具体涉及一种废旧聚碳酸酯（PC）材料的回收工艺。
背景技术
聚碳酸酯（PC）是一类分子链中含有碳酸酯结构的高分子化合物及以它为基础制得的各种材料的总称，由于其无色透明和优异的抗冲击性，广泛应用于汽车制造、医疗器械、航空航天、包装、电子电器、光学透镜等多种行业。随着我国聚酯行业的迅猛发展，PC材料的生产与需求量更是日益增长，与此同时，所产生的废旧聚碳酸酯材料的量也越来越多，虽然这些废聚碳酸酯PC材料本身毒性不大，便由于其体积庞大，而且很难在自然条件下降解，因此不但对环境造成很大影响，而且会造成巨大的资源浪费。因此，近年来废聚碳酯材料的循环利用日益受到人们的重视。
目前，我国对废聚碳酸酯材料PC循环利用主要的方法是化学降解的方法和物理方法，化学方法是指在热和化学试剂的作用下高分子发生降解反应，形成低分子量的产物，产物可进一步利用，如单体可再聚合，油品可进行深加工，但化学方法需要高温高压、导致耗能高、条件苛刻，对设备材质要求高，能以实现大规模操作。物理方法是通过切断、粉碎、加热熔化等工序对废旧塑料进行再加工的循环利用技术，但各种再生塑料的性能比新材料大为降低，且含有大量杂质。
为此，中国专利文献CN1061420A公开了一种废塑料回收再生方法，该方法在80-200℃的温度条件下用溶剂将废塑料溶解，同时加入脱色净化剂，吸附溶解液中的杂质和颜色，然后，用过滤的方法滤除杂质和净化剂，再分梯度降低滤出液的温度，进行二次过滤和三次过滤，滤出要回收的塑料和降解产物—小分子量塑料，该方法杂质脱除率高，回收的产品质量好。但上述塑料回收工艺中废旧塑料的溶解在80-200℃的条件下进行，高温操作使得回收工艺的能耗增加，而且导致部分塑料降解为小分子产物，使得后续再生材料的回收工艺复杂，需要不断降温并进行三次过滤结晶才能得到滤渣、回收的塑料和降解产物，此外，在上述专利文献记载的回收工艺中，用于溶解废旧塑料的溶剂用量和脱色剂用量较大，也使得废旧塑料的回收成本提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中塑料回收工艺复杂，能耗高，产品附加值低的问题，通过合理的参数设置提供一种工艺流程简单、能耗低、溶剂消耗量小，产品性能高的废旧PC材料的回收工艺。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，包括以下步骤：
（1）将收集到的废旧聚碳酸酯材料加入到粉碎机中，粉碎得到废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗料投入到装有有机溶剂的密闭容器中并搅拌25-35min，使所述废料颗料快速溶解，形成均相溶液；
（3）向所述均相溶液中加入吸附剂，搅拌15-20min后，静置得到静置液；
（4）将所述静置液加入孔洞为380-450目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和一次滤液，所述一次滤液为无色透明的液体；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述一次滤液喷入结晶器中，得到结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；
其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行。
所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺还包括步骤（6），所述步骤（6）为向所述步骤（5）得到的结晶残液中加入所述有机溶剂，并重复所述步骤（2）至所述步骤（5），进行二次结晶回收的步骤。
上述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺中，所述步骤（4）得到的一次滤液仍然混浊或有颜色时，还需将所述一次滤液进行精滤，并将精滤后的精滤液通过孔洞为450-550目的第二过滤器进行二次过滤得到二次废渣和二次滤液的步骤。
优选地，所述精滤包括向所述步骤（4）得到的一次滤液中加入吸附剂和/或有机溶剂搅拌，并静置得到二次静置液。
优选地，所述步骤（5）还包括，将结晶器降温至5-15℃，回收结晶器中所述有机溶剂的蒸气，并回用于所述步骤（2）。
优选地，所述有机溶液为二氯甲烷，所述废料颗料与所述二氯甲烷的重量比为1：9-1：12。
更优选地，所述废料颗料与所述二氯甲烷的重量比为1：10。
优选地，所述步骤（2）中，搅拌时间为30min,并控制液体温度不超过35℃。
优选地，所述吸附剂为活性碳，所述活性碳的质量与所述废料颗粒的质量比为1：70-200。
优选地，所述第一过滤器的孔洞为400目；所述第二过滤器的孔洞为500目。
优选地，所述步骤（4）的过滤温度为35-40℃，压力0.4-0.6MPa。
优选地，所述废料颗粒的粒径为1-1.5cm，所述结晶粒子的粒径为3-5mm。
优选地，所述的废旧聚碳酸酯材料为聚碳酸酯瓶和/或聚碳酸酯薄膜。
与现有技术相比，本发明所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺具有如下优点：
（1）本发明所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺解决了再生聚酯特性粘度的控制技术、结晶技术和除杂质技术，整个过程不加水，不存在废水排放问题，进而减少了对环境的污染。再生PC产品的特性粘度达到0.77dL/g,纯度达到99.5%，回收料达到新料的水平。
（2）本发明所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺中包括对结晶残液的二次结晶工序，进一步回收液体中的聚碳酸酯材料，提高再生材料的回收率。
（3）本发明所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺中对于成分复杂的废旧PC材料进行精滤的步骤，有利有提高产品的纯度。
（4）本发明优选二氯甲烷来溶解废旧聚碳酸酯材料，溶解速度快、效果好，便于后续加工和粘度的控制，且溶剂用量仅仅是废旧聚碳酸酯材料质量的9-12倍，溶剂消耗量小。
（5）本发明选用活性碳为吸附剂，不仅可以吸附溶液中的杂质和色素，还可以在废旧聚碳酸酯材料的溶解过程中产生的废气，吸附剂用量少，吸附效果好。
（6）所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，通过降低结晶器的温度，回收二氯甲烷蒸气并循环使用，不仅避免了资源浪费，节约了溶剂用量，更减少了对环境的污染。
（7）所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，采用有机溶剂溶解废料颗料的过程中，控制液体温度不超过35℃，避免了有机溶剂的挥发，保证废料颗料的快速溶解，并且废旧聚碳酸酯材料的溶解、脱色、过滤和结晶步骤均是在密闭环境下进行的，避免了挥发的有机溶剂及废旧聚碳酸酯材料在溶解过程中产生的废气扩散到环境中，污染环境。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，
图1为本发明所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例中所述废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，包括如下步骤：
（1）收集废旧的聚碳酸酯瓶，加入到粉碎机中，粉碎得到粒径为1-1.5cm的废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗粒投入到装有二氯甲烷的密闭容器中并搅拌30min，使所述废料颗粒快速溶解，形成均相溶液，搅拌过程中控制废料颗料与二氯甲烷混合液的温度不超过35℃，在本步骤中所述二氯甲烷与废料颗料的重量比为1：10；
（3）向所述均相溶液中加入活性碳，用于吸附均相溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌20min后，静置得到静置液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：150；
（4）将所述静置液加入孔洞为400目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和无色透明的滤液,控制过滤温度为40℃，压力为0.5MPa,其中滤渣为步骤（3）中加入的活性碳及废料颗粒中不分解的物质；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述滤液喷入结晶器中，得到粒径为3-5mm的结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；分离出结晶粒子和结晶液后，将结晶器降内的温度降至5℃，回收结晶器中的二氯甲烷蒸气，并回用于所述步骤（2）。其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行。
（6）收集所述步骤（5）得到的结晶残液，并向其中加入二氯甲烷，所述二氯甲烷的加入量与步骤（2）中加入的二氯甲烷的质量相同，并重复所述步骤（2）至所述步骤（5），进行二次结晶回收，得到二次结晶粒子。
利用深圳市森鹤电子有限公司提供的TN\IV\NS-7全自动粘度测试仪测定本实施例得到的结晶粒子的特性粘度，其测定值为0.78dL/g，利用日本岛津公司提供的DTG-60热重分析仪，采用热重分析法（TGA）测定结晶粒子的纯度，其纯度为99.5%。
实施例2
（1）收集废旧的聚碳酸酯瓶，加入到粉碎机中，粉碎得到粒径为1.5cm的废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗粒投入到装有二氯甲烷的密闭容器中并搅拌25min，使所述废料颗粒快速溶解，形成均相溶液，搅拌过程中控制废料颗料与二氯甲烷混合液的温度不超过35℃，在本步骤中所述二氯甲烷与废料颗料的重量比为1：9；
（3）向所述均相溶液中加入活性碳，用于吸附均相溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌18min后，静置得到静置液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：70；
（4）将所述静置液加入孔洞为380目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和混浊的滤液,控制过滤温度为35℃，压力为0.4MPa,其中滤渣为步骤（3）中加入的活性碳及废料颗粒中不分解的物质；
向得到的混浊滤液中加入活性碳搅拌，继续吸附溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌18min后，静置得到二次静置液，并将二次静置液通过孔洞为500目的第二过滤器进行二次过滤得到二次废渣和无色透明的二次滤液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：70，二次过滤时的过滤温度和压力与第一次过滤时相同；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述二次滤液喷入结晶器中，得到粒径为3-5mm的结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；分离出结晶粒子和结晶液后，将结晶器降内的温度降至10℃，回收结晶器中的二氯甲烷蒸气，并回用于所述步骤（2）。
其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行。
采用与实施例1相同的仪器对本实施例得到的结晶粒子进行测定，得到其特性粘度测定值为0.77dL/g，纯度为99.6%。
实施例3
（1）收集废旧的聚碳酸酯薄膜，加入到粉碎机中，粉碎得到粒径为1-1.5cm的废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗粒投入到装有二氯甲烷的密闭容器中并搅拌35min，使所述废料颗粒快速溶解，形成均相溶液，搅拌过程中控制废料颗料与二氯甲烷混合液的温度不超过35℃，在本步骤中所述二氯甲烷与废料颗料的重量比为1：12；
（3）向所述均相溶液中加入活性碳，用于吸附均相溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌15min后，静置得到静置液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：200；
（4）将所述静置液加入孔洞为450目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和混浊的滤液,控制过滤温度为35℃，压力为0.6MPa,其中滤渣为步骤（3）中加入的活性碳及废料颗粒中不分解的物质；
向得到的混浊滤液中加入活性碳和二氯甲烷搅拌，继续吸附溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌15min后，静置得到二次静置液，并将二次静置液通过孔洞为550目的第二过滤器进行二次过滤得到二次废渣和无色透明的二次滤液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：200，所述二氯甲烷与废料颗料的重量比为1：9，二次过滤时的过滤温度和压力与第一次过滤时相同；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述二次滤液喷入结晶器中，得到粒径为3-5mm的结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；分离出结晶粒子和结晶液后，将结晶器降内的温度降至15℃，回收结晶器中的二氯甲烷蒸气，并回用于所述步骤（2）。
其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行。
采用与实施例1相同的方法对本实施例得到的结晶粒子进行测定，得到其特性粘度测定值为0.77dL/g，结晶粒子的纯度为99.5%。
实施例4
（1）废旧的聚碳酸酯薄膜和聚碳酸酯瓶的混合料，加入到粉碎机中，粉碎得到粒径为1-1.5cm的废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗粒投入到装有二氯甲烷的密闭容器中并搅拌35min，使所述废料颗粒快速溶解，形成均相溶液，搅拌过程中控制废料颗料与二氯甲烷混合液的温度不超过35℃，在本步骤中所述二氯甲烷与废料颗料的重量比为1：10；
（3）向所述均相溶液中加入活性碳，用于吸附均相溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌20min后，静置得到静置液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：75；
（4）将所述静置液加入孔洞为400目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和混浊的滤液,控制过滤温度为35℃，压力为0.5MPa,其中滤渣为步骤（3）中加入的活性碳及废料颗粒中不分解的物质；
向得到的混浊滤液中加入活性碳搅拌，继续吸附溶液中的色素及废料颗粒溶解过程中产生的废气，搅拌20min后，静置得到二次静置液，并将二次静置液通过孔洞为450目的第二过滤器进行二次过滤得到二次废渣和二次滤液，在本步骤中所述活性碳与废料颗料的重量比为1：75，二次过滤时的过滤温度和压力与第一次过滤时相同；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述二次滤液喷入结晶器中，得到粒径为3-5mm的结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；分离出结晶粒子和结晶液后，将结晶器降内的温度降至5℃，回收结晶器中的二氯甲烷蒸气，并回用于所述步骤（2）。
其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行。
（6）收集所述步骤（5）得到的结晶残液，并向其中加入二氯甲烷，所述二氯甲烷的加入量与步骤（2）中加入的二氯甲烷的质量相同，并重复所述步骤（2）至所述步骤（5），进行二次结晶回收，得到二次结晶粒子。
采用与实施例1相同的方法对本实施例得到的结晶粒子进行测定，得到其特性粘度测定值为0.78dL/g，结晶粒子的纯度为99.7%。
对比例
（1）废旧的聚碳酸酯薄膜和聚碳酸酯瓶的混合料，加入到粉碎机中，粉碎得到粒径为1-1.5cm的废料颗粒；
（2）将所述废料颗粒投入到溶解罐中，然后加入珍珠岩粉作为固体净化剂和溶剂甲苯，在本步骤中所述甲苯与废料颗料的重量比为1：10；所述珍珠岩粉与废料颗料的重量比为1：75；
（3）对溶解罐进行加热，使溶剂的温度升高至200℃，并搅拌35min，将溶解液由泵抽送到过滤器中，在200℃下过滤出珍珠粉和杂质。
（4）将步骤（3）中得到的滤出液降温至50℃，进入过滤器中进行二次过滤，其结晶析出的聚碳酸酯滞留在二次滤饼中，二次过滤液进一步降温至30℃进入过滤器进行三次过滤，得到低分子量的聚碳酸酯滞留在三次滤饼中。将二次滤饼和三次滤饼中含有的溶剂蒸发掉，得到回收的聚碳酸酯的低分子量的聚碳酸酯。
采用与实施例1相同的方法对本实施例回收的聚碳酸酯进行测定，得到其特性粘度测定值为0.58dL/g，纯度为91%。采用对比例中所述方法回收聚碳酸酯，其高温操作使得回收工艺的能耗增加，而且导致部分聚碳酸酯塑料降解，需要不断降温并进行三次过滤结晶才能得到滤渣、回收的塑料和降解产物，且得到的产品性能低于采用本发明所述回收工艺得到的回收聚碳酸酯的性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将收集到的废旧聚碳酸酯材料加入到粉碎机中，粉碎得到废料颗粒；
（2）常温下，将所述废料颗料投入到装有有机溶剂的密闭容器中并搅拌25-35min，使所述废料颗料快速溶解，形成均相溶液，搅拌过程中控制废料颗粒与有机溶剂混合液的温度不超过35℃；
（3）向所述均相溶液中加入吸附剂，搅拌15-20min后，静置得到静置液；
（4）将所述静置液加入孔洞为380-450目的第一过滤器中过滤，得到一次滤渣和一次滤液，所述步骤（4）的过滤温度为35-40℃，压力0.4-0.6MPa；
（5）在80-90℃、常压下，将步骤（4）中得到的所述一次滤液喷入结晶器中，得到结晶粒子和结晶残液，并将所述结晶粒子进行干燥，得到所需的结晶聚碳酸酯材料；
其中，所述步骤（2）至所述步骤（5）均在完全密封的条件下进行；
所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺还包括步骤（6），所述步骤（6）为向所述步骤（5）得到的结晶残液中加入所述有机溶剂，并重复所述步骤（2）至所述步骤（5），进行二次结晶回收的步骤。
2、根据权利要求1所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述步骤（4）还包括将得到的所述一次滤液进行精滤，并将精滤后的精滤液通过孔洞为450-550目的第二过滤器进行二次过滤得到二次废渣和二次滤液。
3、根据权利要求2所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述精滤包括向所述步骤（4）得到的一次滤液中加入吸附剂和/或有机溶剂搅拌，并静置得到二次静置液。
4、根据权利要求2或3所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述步骤（5）还包括，将结晶器降温至5-15℃，回收结晶器中所述有机溶剂的蒸气，并回用于所述步骤（2）。
5、根据权利要求4所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述有机溶液为二氯甲烷，所述废料颗料与所述二氯甲烷的重量比为1：9-1：12。
6、根据权利要求5所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述废料颗料与所述二氯甲烷的重量比为1：10。
7、根据权利要求6所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述步骤（2）中，搅拌时间为30min, 并控制液体温度不超过35℃。
8、根据权利要求7所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述吸附剂为活性碳，所述活性碳的质量与所述废料颗粒的质量比为1：70-200。
9、根据权利要求8所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述第一过滤器的孔洞为400目；所述第二过滤器的孔洞为500目。
10、根据权利要求9所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，
所述废料颗粒的粒径为1-1.5cm，所述结晶粒子的粒径为3-5mm。
11、根据权利要求10所述的废旧聚碳酸酯材料的回收工艺，其特征在于，所述的废旧聚碳酸酯材料为聚碳酸酯瓶和/或聚碳酸酯薄膜。
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Legal Events
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 515828 salt road section, 324 National Road, Chenghai District, Guangdong, Shantou Patentee after: SHUYE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 515828 Sima Po Industrial Zone, hung two road, salt Hung Town, Chenghai District, Guangdong, Shantou Patentee before: Guangdong Shuye Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: A Recycling Process for Waste PC Materials Effective date of registration: 20230714 Granted publication date: 20150826 Pledgee: Guangzhou Xinxi Technology Co.,Ltd. Pledgor: SHUYE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980048456 |