CN103709436B

CN103709436B - 从废旧混合塑料中分离abs和ps的方法及其应用

Info

Publication number: CN103709436B
Application number: CN201310695938.5A
Authority: CN
Inventors: 明果英; 张长安; 周军
Original assignee: Hunan Vary Technology Co Ltd
Current assignee: Guoying Ming; HUNAN WANRONG SOLID WASTE PROCESSING Co.,Ltd.
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: CN103709436A

Abstract

本发明提供了一种从废旧混合塑料中分离ABS和PS的方法及其应用，该方法包括将废旧混合塑料溶解于溶剂中得到塑料溶液，过滤塑料溶液得到滤液和过滤物，溶剂由质量百分数85～95％的丙酮和质量百分数5～15％的正己烷组成。本发明提供的方法从废旧混合塑料中将ABS／PS与PP、PE、PVC等分开，并进一步纯化分离ABS和PS，所得ABS纯度可达99％以上，采用本申请提供的溶剂在30～40℃下溶解废旧塑料仅需30～40分钟就溶解完成，生产周期短，能耗低，适于工业运用。

Description

从废旧混合塑料中分离ABS和PS的方法及其应用

技术领域

本发明涉及废旧塑料技术领域，具体而言，涉及一种从废旧混合塑料中分离ABS和PS的方法及其应用。

背景技术

在冰箱上使用的高分子材料主要为丙烯晴、丁二烯与苯乙烯的共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚氨酯泡沫(PUR)，PS包括HIPS(高抗冲击聚苯乙烯)和GPPS(通用聚苯乙烯)等。上述材料中除了PUR为热固性树脂外；其它均为热塑性塑料，用于成型冰箱的内胆、顶盖、把手、食物存储箱盒、搁架等。在单个冰箱的塑料材料中，90％以上均为ABS和PS。ABS和PS主要用于制作冰箱内胆，日本、美国冰箱内胆以ABS塑料为主，欧洲公司生产的冰箱则以HIPS为主。国内公司生产的冰箱两种材料均会用到。冰箱内部的塑料在生产过程中是基于食品贮藏、长期低温运行和绝热的要求制作的，所用高分子材料均为食品级塑料，且塑料主要位于冰箱壳体内部，未经室外或大气环境作用，性能保留率高，再利用价值大。

废旧冰箱经机械破碎、分选后得到金属碎片和塑料碎片，塑料碎片中除含有15％左右的杂质外，还有不少聚氨酯泡沫粘附物。对于含有的有色物料、金属碎片、橡胶碎片、短导线、热固性塑料等杂物可以分选剔除，而聚氨酯泡沫由于牢固粘附在塑料片则很难完全从塑料碎片上清除。目前，冰箱破碎后的混杂塑料的回收方法是破碎后分选出金属杂质、轻质泡沫和有色物料。而粘附有聚氨酯泡沫的塑料碎片(主要成分为ABS和PS)只能以极低的价格出售，但由于其中含有对造粒过程和塑料性能都有较大影响的聚氨酯泡沫，使用范围受到很大限制。

CN201310122516.9中公开了一种ABS／PS废旧塑料的分离方法，该方法中用二甲苯或者二硫化碳溶解含有ABS／PS的废旧塑料，使得PS溶解于溶剂中，ABS以滤渣形式析出，从而实现分离的目的。但所用溶剂有毒，对人体和环境危害严重，不能满足环保的要求。而且采用该法，只能处理ABS含量较低的ABS和PS混合物料，且溶解慢，生产周期过长，不适于大批量工业运用。

发明内容

本发明旨在提供一种从废旧混合塑料中分离ABS和PS的方法及其应用，以解决现有技术中废旧混合塑料中ABS和PS难以分离，塑料混合物分离所用溶剂环境不友好，塑料溶解慢等技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面提供了一种从废旧塑料中分离ABS和PS的方法，包括将废旧塑料溶解于溶剂中得到塑料溶液，过滤塑料溶液得到滤液和过滤物。其中溶剂由质量百分数85～95％的丙酮和质量百分数3～15％的正己烷组成。

进一步地，溶剂由质量百分数87～95％的丙酮和质量百分数3～15％的正己烷组成。

进一步地，废旧塑料粒径≤10mm。

进一步地，溶剂与废旧塑料按重量比为1：0.3～0.5混合。

进一步地，滤液经喷雾干燥得到ABS；过滤物经震动过滤得到溶胀物和不溶物，对溶胀物闪蒸得到PS。

进一步地，喷雾干燥温度为70～80℃。

进一步地，震动过滤步骤中滤网孔径为0.1～0.4mm；过滤步骤中滤网孔径为0.1～0.3mm。

进一步地，溶解步骤前还包括预处理步骤，预处理包括依次对废旧混合塑料粉碎、风选、水洗、过滤、干燥步骤。

进一步地，粉碎步骤为经粉碎后废旧混合塑料的粒径≤10mm。

根据本发明的另一个方面，提供了一种按上述方法在分离冰箱废旧塑料中的应用。

本发明的技术效果在于：

本发明提供的方法可以简单、快捷地从废旧塑料中将ABS／PS与PP、PE、PVC等物质分开，所得ABS纯度可达99％以上，采用本申请提供溶剂在30～40℃下溶解废旧塑料仅需30～40分钟，生产周期短，能耗低，适于工业运用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的工艺流程示意图；以及

图2是本发明优选实施例2和3的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供的方法利用废旧塑料中所含塑料的种类及其溶解性的差异，将废旧塑料中含量较高的ABS和PS与其他含量较低的杂质塑料(如PP、PE、PVC)分离开，从而得到纯度高于99％的ABS和纯度95％以上的PS。

本发明提供方法包括以下步骤：将废旧塑料溶于由质量百分数85～95％的丙酮和质量百分数5～15％的正己烷组成的溶剂，得到塑料溶液，经过滤得到较纯净的ABS滤液和含有PS溶胀物的过滤物。

丙酮是一种常用有机溶剂，对人体毒害作用小。ABS能溶解于丙酮，PS在丙酮中能溶胀。塑料属于高分子聚合物，其溶解过程分两步：首先溶剂分子渗入塑料的分子链中，使塑料聚合物溶胀，聚合物分子间距增大，分子间作用力降低，聚合物硬度降低，变成柔软物料。随着溶剂分子的不断大量渗入，聚合物被充分溶胀。如果所用溶剂是聚合物的良溶剂，则聚合物大分子完全脱离本体，进入溶剂形成溶液。如果所用溶剂是该聚合物溶胀剂，则该聚合物只能达到溶胀，无论溶剂如何增加，也无法将该聚合物溶解，使其进入溶剂形成溶液。如果所用溶剂为某塑料的非溶剂，该塑料既不发生溶胀也不溶解。

在溶解过程中，聚合物需经过上述两个过程，一般溶解速度缓慢。本发明创造性地在丙酮中加入能起到溶解促进作用的正己烷以提高PS溶胀速度和ABS溶解速度。虽然正己烷不是PS和ABS的良溶剂，但本发明的发明人发现正己烷能促进丙酮在塑料分子中的渗透，使待溶废旧塑料迅速溶胀，加速溶解过程。因正己烷与聚丁二烯和苯乙烯单体是相溶的，而ABS是丙烯晴、苯乙烯和丁二烯的共聚物，PS是苯乙烯的均聚物，当ABS、PS与溶剂接触时，如果溶剂中只有丙酮，则只能优先进攻丙烯晴分子，当有正己烷存在时，可同时进攻丁二烯和苯乙烯的分子，从而达到促进ABS溶解、PS溶胀的目的。

所用溶剂由质量百分数85～97％的丙酮和质量百分数3～15％的正己烷组成。丙酮作为ABS的良溶剂和PS的溶胀剂，是溶剂的主要成分。按此比例混合能保证溶剂既能充分溶解ABS和溶胀PS，又能保证正己烷充分发挥促进溶解的作用。如果添加比例不在上述范围内，则正己烷完全不能实现加速废旧塑料溶解的作用。优选溶剂由质量百分数87～95％的丙酮和质量百分数5～13％的正己烷组成。按此比例组合得到的溶剂对废旧塑料的溶解速度最快。

按常规溶解方法采用本发明提供的溶剂也能将废旧塑料溶解，优选为溶剂与废旧塑料按重量比为1：0.3～0.5混合，按此比例混合能保证将废旧塑料中的ABS和PS均溶解或溶胀，既能防止溶剂浪费又能充分溶解ABS和溶胀PS。

上述废旧塑料的粒径≤10mm，采用溶剂处理此粒径的废旧塑料，废旧塑料与溶剂接触表面积大，溶剂能迅速渗入塑料颗粒中，缩短溶解时间，对于那些不溶物，能保持一定粒度，便于在震动筛过滤中留在滤网上，不混入PS中。

溶解步骤为在35～40℃下搅拌完成，在此温度下溶解，ABS在溶剂中的溶解度可达40g以上。溶解度为常温下每100g溶剂中溶解的物质的量。同时在此温度下，整个溶解过程仅为30～40分钟即可完成，缩短了工艺操作时间，提高工业生产效率。

溶解后得到的塑料溶液中ABS和PS占主要组分，对所得塑料溶液进行过滤。优选的过滤所用滤网孔径为0.1～0.3mm。采用该孔径的滤网能有效将分离的聚氨酯泡沫漂浮物滤出，提高所得ABS滤液纯净度。显然此处可以对塑料溶液进行过滤后再次对所得滤液进行二次过滤。当采用二次过滤时，首先采用1～2mm的滤网对塑料溶液进行过滤，将其中的溶胀物(包裹有不溶物)与溶液分开。之后对所得滤液进行二次过滤，二次过滤时所用滤网为0.1～0.3mm，将其中的细小杂质(包括泡沫和透明胶碎片)除去。过滤后对得到的过滤物进行洗涤，以将过滤物中的ABS充分回收。洗涤所用溶液为纯净溶剂，洗涤次数为2～3次，，每次搅拌洗涤10～15分钟，滤干过滤物，过滤物中主要含有溶胀PS和不溶物混合物。

对所得滤液为将回收其中的溶剂，以减少损失，降低成本。显然可以采用常规干燥手段对其进行处理。为提高滤液中溶剂的挥发效率，优选采用喷雾干燥干燥滤液。此处所用喷雾干燥为常规喷雾干燥工艺，采用常规喷雾干燥器，将滤液喷射成小液滴，液滴状滤液中的溶剂受热迅速挥发，此时所得ABS为粉状，减少了后续破碎步骤。干燥温度为70～80℃，在此条件下，溶剂能迅速挥发，避免溶剂挥发速度过慢造成物料中的溶剂残留，影响所得ABS的使用。所用溶剂由正己烷和丙酮组成，二者沸点接近，二者混合后，在该温度下干燥能一次将两种溶剂均除去。所得溶剂能直接用于前述溶解步骤中。所得ABS纯度高于99％，且为粉状，后续加工过程中熔融过程所需能耗低。

将过滤物置于震动过滤装置中进行震动过滤，优选所用滤网孔径优选为0.1～0.4mm。按此孔径选择，溶胀的PS透过，不溶物则被留在滤网上。

PS溶胀物中还含有溶剂，经过闪蒸处理后将其中的溶剂回收再利用，优选所用闪蒸装置为旋转式闪蒸干燥机，该设备适于处理粘度较大的物质。经过闪蒸得到PS，溶剂则回流入溶解步骤再利用。

优选的对所得废旧混合塑料进行预处理，包括对废旧混合塑料粉碎、风选、水洗、过滤、干燥步骤。其中粉碎为将废旧混合塑料粉碎至10mm以下。由于废旧混合塑料中常混有导线皮、聚氨酯泡沫和砂石等固体废物，将废旧混合塑料粒径破碎至10mm以下，通过风选，利用密度差，将塑料与泡沫分离，分离后的聚氨酯泡沫，可直接进入泡沫回收工艺中。显然风选工艺为常规工艺。风选后，废旧混合塑料还可经过水洗、过滤、干燥等常规工艺，以将其中的沙土去除。洗涤用水经沉淀后，可回流到水洗步骤中再此利用，减少排放，节约成本。

本发明的另一方面还提供了一种分离冰箱废旧混合塑料中ABS和PS的方法，为按上述工艺步骤处理冰箱废旧混合塑料。冰箱废旧混合塑料中ABS和PS含量较高，且常混入泡沫等各类杂质，适于采用上述方法进行处理。

实施例

以下实施例中所用物料和设备均为市售。所用旋转式闪蒸干燥机为按CN20121030105.5制得使用。

实施例1

工艺流程参见图1。

从300升的三口溶解反应釜的加料口加入由质量百分数95％的工业丙酮和质量百分数5％的正己烷组成的溶剂，开启搅拌混合均匀丙酮和正己烷。

加热反应釜，开启溶剂回流系统的冷凝循环水。当溶剂温度升到40℃时，按溶剂与冰箱废旧混合塑料按重量比为1：0.5向反应釜中加入粒径10mm以下的冰箱废旧混合塑料，搅拌溶解至固体物料不再缩小为止。

直接从反应釜底部将塑料溶液放到网孔2mm的过滤器上，收集过滤ABS溶液。过滤完毕，尽快将率网上过滤物转移致另一容积240升的三口反应釜中。

将得到的ABS溶液通过0.2mm的滤网过滤后，加入到喷雾干燥机的溶液储罐中。ABS溶液采用喷雾干燥机干燥，得到ABS粉末。喷雾干燥机出风口与冷凝回流管相连，将其中的溶剂回收到溶解步骤中再次利用。

在240升的反应釜中加入60升工业丙酮和6升正己烷，开启搅拌器和冷凝循环水，搅拌15分钟后放出溶液。再次加入60升工业丙酮和6升正己烷的溶剂，重复上述洗涤工作2～3次。最后放出弹性物料。过滤收集洗液用于溶解步骤。弹性物料移至网孔0.1～0.4mm的震动筛上，开启震动筛，在震动下，弹性物料中溶胀的PS经滤网留下，不溶组分(包括PP、PE、PVC、POM等塑料，以及橡胶、金属块等)留在滤网上。PS溶胀物采用市售旋转式闪蒸干燥机进行干燥处理。得到粒径3～5mm的PS粉末，包装成为产品。旋转式闪蒸干燥机出风口与回流冷凝管相连，将出风中的溶剂回收再次进入溶解步骤使用。

不溶物放入闪蒸器中蒸干溶剂，得到混杂塑料和金属块，分别作为废旧金属和混杂废塑料。

反应釜、过滤器、物料仓、闪蒸器系统的密封性是降低溶剂损耗量的保证。

冰箱废旧混合塑料38分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例2

工艺流程参见图1。

从300升的三口溶解反应釜的加料口加入由质量百分数85％的工业丙酮和质量百分数15％的正己烷组成的溶剂，开启搅拌混合均匀丙酮和正己烷。

加热反应釜，开启溶剂回流系统的冷凝循环水。当溶剂温度升到35℃时，按溶剂与冰箱废旧混合塑料按重量比为1：0.3向反应釜中加入粒径为10mm以下的冰箱废旧混合塑料，搅拌溶解至固体物料不再缩小为止。

将上清液放到网孔2mm的过滤器上，收集过滤ABS溶液。过滤完毕，尽快将率网上过滤物转移致另一容积240升的三口反应釜中。

冰箱废旧混合塑料40分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例3

工艺流程参见图2。

从300升的三口溶解反应釜的加料口加入由质量百分数90％的工业丙酮和质量百分数10％的正己烷组成的溶剂，开启搅拌混合均匀丙酮和正己烷。

将冰箱废旧混合塑料破碎至粒径10mm以下，采用常规风选处理所得颗粒，含有泡沫的风进入泡沫处理工序。经过风选处理的颗粒经过水洗、过滤、干燥经过沉降除去泥沙。得到经过预处理的冰箱废旧混合塑料。

加热反应釜，开启溶剂回流系统的冷凝循环水。当溶剂温度升到38℃时，按溶剂与冰箱废旧混合塑料按重量比为1：0.2向反应釜中加入粒径7mm的冰箱废旧混合塑料，搅拌溶解至固体物料不再缩小为止。

将滤网上物料移至240升反应釜中，在240升的反应釜中加入60升工业丙酮和6升正己烷，开启搅拌器和冷凝循环水，搅拌15分钟后放出溶液。再次加入60升工业丙酮和6升正己烷的溶剂，重复上述洗涤工作2～3次。最后放出弹性物料。过滤收集洗液用于溶解步骤。弹性物料移至网孔0.1～0.4mm的震动筛上，开启震动筛，在震动下，弹性物料中溶胀的PS经滤网留下，不溶组分(包括PP、PE、PVC、POM等塑料，以及橡胶、金属块等)留在滤网上。PS溶胀物采用市售旋转式闪蒸干燥机进行干燥处理。得到粒径3～5mm的PS粉末，包装成为产品。旋转式闪蒸干燥机出风口与回流冷凝管相连，将出风中的溶剂回收再次进入溶解步骤使用。

冰箱废旧混合塑料30分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例4

与实施例1的区别在于所用溶剂为由质量百分数87％的丙酮和质量百分数13％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料28分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例5

与实施例1的区别在于所用溶剂为由质量百分数95％的丙酮和质量百分数5％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料25分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例6

与实施例1的区别在于所用溶剂为由质量百分数91％的丙酮和质量百分数9％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料25分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

实施例7

与实施例1的区别在于所用溶剂为由质量百分数94％的丙酮和质量百分数6％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料25分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右，ABS和PS的回收率为98％。

对比例1

与实施例1的区别在于溶剂由质量百分数80％的工业丙酮和质量百分数20％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料90分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右。

对比例2

与实施例1的区别在于溶剂由质量百分数99％的工业丙酮和质量百分数1％的正己烷组成。冰箱废旧混合塑料80分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右。

对比例3

与实施例1的区别在于溶解冰箱废旧混合塑料粒径为12mm。

冰箱废旧混合塑料80分钟内溶解完全。所得ABS纯度高于99％，PS纯度为98％左右。

由以上实施例1～3可见，采用本发明提供的方法处理冰箱废旧混合塑料，溶解速度极快仅需30～40分钟。对比例1～2中所用溶剂比例范围发生变化后，冰箱废旧混合塑料溶解时间延长至80至90分钟。延长溶解时间降低了工作效率。对比例3中所溶解冰箱废旧混合塑料颗粒粒径为12mm时，溶解时间也延长至80分钟。说明按本发明提供的方法溶解冰箱废旧混合塑料，能最快速度的完成溶解，使该方法适于工业应用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种从废旧混合塑料中分离ABS和PS的方法，包括将所述废旧混合塑料溶解于溶剂中得到塑料溶液，过滤所述塑料溶液得到滤液和过滤物，其特征在于，所述溶剂由质量百分数85～97％的丙酮和质量百分数3～15％的正己烷组成；所述溶剂与所述废旧混合塑料按重量比为1：0.3～0.5混合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂由质量百分数87～95％的丙酮和质量百分数5～13％的正己烷组成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废旧混合塑料粒径≤10mm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述滤液经喷雾干燥得到ABS；所述过滤物经震动过滤得到溶胀物和不溶物，对所述溶胀物闪蒸得到PS。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述喷雾干燥温度为70～80℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述震动过滤步骤中滤网孔径为0.1～0.4mm；所述过滤步骤中滤网孔径为0.1～0.3mm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述溶解步骤前还包括预处理步骤，所述预处理包括依次对所述废旧混合塑料粉碎、风选、水洗、过滤、干燥步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粉碎步骤为经粉碎后所述废旧混合塑料的粒径≤10mm。

9.一种权利要求1至8中任一项所述方法在分离冰箱废旧混合塑料中的应用。