CN103435838A - 一种铝塑复合包装材料快速分离剂以及铝塑复合包装材料的快速分离回收方法 - Google Patents
一种铝塑复合包装材料快速分离剂以及铝塑复合包装材料的快速分离回收方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铝塑复合包装材料快速分离剂以及铝塑复合包装材料的快速分离回收方法，其中铝塑复合包装材料快速分离剂是由草酸、HNO3和水组成的混合溶液，分离剂中草酸的质量浓度为20-40%，HNO3的质量浓度为0.1-1%。使用时将铝塑复合包装材料浸泡在分离剂中，温度维持在80-100℃，浸泡1～15分钟，铝层和塑料层自动剥离；将铝箔和塑料层分拣；为除去表面残留的分离剂用水洗涤二至三次再进行干燥。本发明分离剂可快速分离铝塑复合包装材料，铝箔回收率高，对自然环境污染小，社会和经济效益高。分离后溶液澄清透明可以重复利用。分离流程简单，分离剂便宜，具有节能减排的重大意义。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种铝塑复合包装材料快速分离剂以及铝塑复合包装材料的快速分离回收方法。
二、背景技术
铝塑复合包装材料是以铝箔为盖材，聚乙烯或聚氯乙烯为底材，粘合剂为中间粘合层的一类材料。目前，铝塑复合包装材料在医药、食品、化学品等领域应用极为广泛。由于铝塑粘结力较强，不能轻易分开，以前的处理方法是作为生活垃圾焚烧，这样便导致资源的浪费，而且不可降解的塑料给环境带来较大污染。因此，一种快速环保型分离剂的出现，使改善环境与变废为宝成为可能。
国外开发铝塑分离项目已有几十年历史，形成一套成熟的等离子技术铝塑分离工艺，但引进这项技术需要几百万欧元，成本巨大。
国内目前铝塑分离的方法限于以下几种：利用铝能溶于强酸强碱的性质，获得完整的塑料和铝的溶液，这种方法得不到完整的铝片；利用苯等有机溶剂溶胀而不溶解塑料的性质，得到完整的铝和塑料，但这种方法分离剂毒性较大，不仅对操作者的身体有害，而且污染环境；利用弱酸，如甲酸、醋酸等，能渗透塑料层，进而溶解粘合层，达到铝塑分离的目的，这种方法需要添加表面活性剂以达到快速分离的目的，否则，分离效率不高，这就增加了反应成本。
据申请人了解，目前有不少有关铝塑分离的专利。如CN101165084A，使用甲酸和二氯甲烷作为混合分离剂，最终也可使铝塑100%的分离，但是由于分离剂选择、温度、浓度等工艺条件的限制，分离时间长达8小时，耗时过长。CN101475701A只采用有机羧酸水溶液和少量表面活性剂的分离剂，虽然环保，并且40分钟便可达到理想的分离效果，但需要向分离剂中通入气体以辅助分离，这样就耗费了大量的人力物力。CN1903965A采用乙酸水溶液作为分离剂，不仅环保并且分离剂可以重复使用，铝塑分离的效果也很理想，但是仍然需要30分钟左右的时间才能达到铝塑分离的目的。
三、发明内容
本发明旨在提供一种铝塑复合包装材料快速分离剂以及铝塑复合包装材料的快速分离回收方法。本发明分离剂能有效分离铝塑复合包装材料中的铝箔和塑料，并且本发明的分离回收方法可为操作者提供良好的工作环境，对自然环境污染小，且分离速度快。本发明分离剂价格低、分离加工设备简单、投资小，生产工艺极其简单且可重复利用，经济效益高。
本发明铝塑复合包装材料快速分离剂，其特征在于：
所述分离剂是由草酸、HNO3和水组成的混合溶液，分离剂中草酸的质量浓度为20-40%，HNO3的质量浓度为0.1-1%。
本发明铝塑复合包装材料的快速分离回收方法，其特征在于按以下步骤操作：
1）将铝塑复合包装材料破碎至5-20mm的碎片，并清洗得到预处理材料；
2）将所述预处理材料浸泡在本发明分离剂中，温度保持在80-100℃，浸泡1-15min，浸泡完成后取出并沥干，铝箔和塑料层自动剥离，将铝箔和塑料层分拣并洗涤以除去表面残留的分离剂，干燥后即可。
聚乙烯具有优良的化学稳定性，能够抵抗一定浓度的酸碱腐蚀。但是，草酸、甲酸、乙酸等有机小分子酸能够渗透聚乙烯塑料层进而溶解聚乙烯和铝箔之间的氧化铝层和粘合剂层，起到分离聚乙烯塑料和铝箔的目的。
草酸的酸性比醋酸（乙酸）强10000倍，是有机酸中的中强酸。草酸的一级电离常数Ka1=5.9×10-2，甲酸电离常数Ka=1.76×10-4，乙酸电离常数Ka=1.76×10-6，所以草酸酸性大于甲酸和乙酸，只要控制好分离剂温度和草酸溶液浓度便可以得到完整的聚乙烯塑料和铝箔。
草酸在水中的电离方程式如下所示：
如果草酸溶液浓度过大，会先将铝箔表面的Al2O3保护层破坏，再与铝箔发生反应，并产生白色沉淀，反应式如下：
Al2O3+3H2C2O4＝Al2(C2O4)3↓+3H2O
4Al+3H2C2O4＝2Al2(C2O4)3↓+3H2↑
在草酸溶液浓度适当并且反应时间较短的情况下，则只会与铝箔表面的Al2O3保护层发生如下反应，而不会与铝箔发生反应。
Al2O3+3H2C2O4＝Al2(C2O4)3↓+3H2O
另外，聚乙烯塑料与铝箔之间的粘合剂多为高分子粘合剂，如热塑性嵌段偏二氯乙烯(VDC)、乙酸乙烯酯(VAC)为主体的共聚体；氯化聚丙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯三元接枝胶粘剂等。草酸溶液在较高温度下，铝塑之间的胶粘剂层被浸泡溶胀，甚至会发生反应，进而失去效果，使得铝塑分离。而且，当温度为80-100℃时，溶液会冒出大量气泡，渗透进入铝塑之间的溶液也会因汽化而产生气泡，气泡冒出产生的力也有助于铝塑的分离。
在草酸水溶液中添加少量硝酸，主要是由于硝酸的酸性强，能穿透塑料与黏合界面的粘合剂发生反应，故能加快铝塑分离速度。
本发明分离剂可快速分离铝塑复合包装材料，铝箔回收率高，对自然环境污染小，社会和经济效益高。分离后溶液澄清透明可以重复利用。分离流程简单，分离剂便宜，具有节能减排的重大意义。
四、具体实施方式
实施例1：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为20%，HNO3的质量浓度为0.1%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到80℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的10.2g铝塑复合包装材料，15分钟后铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后的铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为2.9g，塑料层的质量为7.2g。
实施例2：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为30%，HNO3的质量浓度为0.5%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到80℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的10.5g铝塑复合包装材料，10分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后的铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为3.0g，塑料层的质量为7.4g。
实施例3：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为35%，HNO3的质量浓度为1%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到80℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的9.8g铝塑复合包装材料，5分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为2.8g，塑料层的质量为6.9g。
实施例4：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为25%，HNO3的质量浓度为0.5%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到90℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的9.5g铝塑复合包装材料，12分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为2.7g，塑料层的质量为6.7g。
实施例5：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为33%，HNO3的质量浓度为0.7%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到90℃，然后投入破碎好的10mm-1cm大小的11.1g铝塑复合包装材料，8分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为3.1g，塑料层的质量为7.9g。
实施例6：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为40%，HNO3的质量浓度为0.4%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到90℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的13.5g铝塑复合包装材料，5分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为3.8g，塑料层的质量为9.6g。
实施例7：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为20%，HNO3的质量浓度为0.7%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到100℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的10.8g铝塑复合包装材料，8分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为3.1g，塑料层的质量为7.6g。
实施例8：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为35%，HNO3的质量浓度为0.3%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到100℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的10.7g铝塑复合包装材料，5分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为3.0g，塑料层的质量为7.5g。
实施例9：
1、配制分离剂
分离剂中草酸的质量浓度为40%，HNO3的质量浓度为1%。
2、分离回收
将500ml步骤1配制的分离剂加热到100℃，然后投入破碎好的5-20mm大小的9.6g铝塑复合包装材料，1分钟后达到铝塑完全分离，且塑料在溶液上层，铝片在溶液下层；取出分离后的塑料层和铝片，水洗后分别进行干燥。分离后铝表面光亮，塑料透明，分离效果较好，且溶液透明。分离回收的铝层的质量为2.7g，塑料层的质量为6.8g。
对比例1：
本对比例的制备过程同实施例1，不同的是分离剂中不加HNO3，分离回收过程中25min后达到铝塑完全分离。
对比例2：
本对比例的制备过程同实施例9，不同的是分离剂中不加HNO3，分离回收过程中10min后达到铝塑完全分离。
Claims (2)
1.一种铝塑复合包装材料快速分离剂，其特征在于：
所述分离剂是由草酸、HNO3和水组成的混合溶液，分离剂中草酸的质量浓度为20-40%，HNO3的质量浓度为0.1-1%。
2.一种铝塑复合包装材料的快速分离回收方法，其特征在于按以下步骤操作：
1）将铝塑复合包装材料破碎至5-20mm的碎片，并清洗得到预处理材料；
2）将所述预处理材料浸泡在分离剂中，温度保持在80-100℃，浸泡1-15min，浸泡完成后取出并沥干，铝箔和塑料层自动剥离，将铝箔和塑料层分拣并洗涤以除去表面残留的分离剂，干燥后即可；所述分离剂是由草酸、HNO3和水组成的混合溶液，所述分离剂中草酸的质量浓度为20-40%，HNO3的质量浓度为0.1-1%。
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