CN109641373B - 从复合结构体分离聚合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种促进聚合物的分离的方法，所述聚合物结合至不同材料的基材，它们共同形成聚合物复合结构体的至少一部分，所述方法包括：(1)将所述聚合物复合结构体与组合物接触，所述组合物包含吸收在聚合物和基材中的一者或两者中的有机溶剂，其中包含有机溶剂的所述组合物既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，和(2)将在步骤(1)中提供的聚合物复合结构体与液体接触，所述液体(i)具有高于在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点的温度并且(ii)既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，其作用促进所述聚合物和所述基材之间的分离。

Description

从复合结构体分离聚合物
技术领域
本发明通常涉及从复合结构体分离聚合物。特别地，本发明涉及一种促进聚合物的分离的方法，所述聚合物结合至不同材料的基材，它们共同形成聚合物复合结构体的至少一部分。通过促进该分离，聚合物可以更容易地与复合结构体分开以用于随后的回收利用。
背景技术
聚合物在现代社会中广泛使用。鉴于这样的广泛使用，已经付出相当大的努力来开发用于经济有效地回收利用废弃的聚合物的技术。
当前存在很好地开发的用于回收利用很多不同类型或类别的废弃的聚合物(例如，通常作为容器如瓶子等的形式的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE))的技术。
传统的回收利用方法通常涉及收集废弃的聚合物原料。含有两种或多种不同的聚合物和潜在的非聚合物材料对于这种废弃的原料并不罕见。
通常非常重要的是，应用于回收利用聚合物的方法将废弃的聚合物原料分离成不同的材料，以提供不被不同聚合物类型或非聚合物材料“污染”的聚合物流。分开的“洁净的”聚合物流接着可以销售并且被加工成再生制品。
生产“洁净的”聚合物流非常重要，这是因为如果聚合物包含异物如不同的聚合物或非聚合物材料，随后将聚合物加工成再生制品会受到不利的影响。特别是，每种聚合物(例如，PET和PE)具有不同的化学组成和相应地不同性能。这些差异通常使得聚合物混合物不相容地一起加工成再生制品。
因此，聚合物回收利用通常包括将目标聚合物与混合的废弃原料分开的方法。例如，各种传感器可以用于帮助将混合的废弃原料批量分选成不同类别的聚合物。此外，在进行这样的批量分选过程之后，所得的废弃原料通常被粉碎并且接着进行进一步的加工以去除任何残留的污染。这样的进一步的加工通常归类为“湿法”或“干法”技术。浮选箱是最通常的湿法技术，其中将粉碎的材料根据密度来分离(即，下沉或漂浮)。涡流技术可能是最通常使用的干法技术，其中将粉碎的材料经受离心力从而根据重量来分离材料。
虽然废弃聚合物的回收利用现在是常见的，但所采用的方法通常依赖于含有目标聚合物的废弃聚合物原料，其可以容易地与废弃原料中的其他组分/污染物物理分离。
然而，很多聚合物制品是在聚合物组分结合至不同的基材材料的情况下生产的并且不能与基材容易地分离和分开。例如，存在多种聚合物复合结构体，其中聚合物结合至不同组成的基材材料。这样的聚合物复合结构体包括例如层压的聚合物复合结构体。
尽管期望回收利用其中聚合物结合至不同的基材材料的聚合物复合结构体，但是通常的回收利用方法在这样的任务中具有极大的困难并且因此废弃的聚合物复合结构体往往最终被填埋。
作为一个例子，层压的聚酯/聚氯乙烯复合结构体广泛地用作拖车侧帘(trailerside curtain)、翻转防水油布(roll-over tarpaulin)、横幅(banner)、遮阳篷(awning)、垫子和一般覆盖物。每年生产大量这种所谓的“PVC织物”。虽然希望回收利用这种复合结构体的聚酯和聚氯乙烯组分中的一种或两种，但将一种或两种聚合物组分分离和分开仍然存在问题。因此，大量这种聚合物复合结构体被转移到垃圾填埋场。
因此，仍有机会开发从聚合物复合结构体中分离聚合物以促进回收利用的方法。
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供一种促进聚合物的分离的方法，所述聚合物结合至不同材料的基材，它们共同形成聚合物复合结构体的至少一部分，所述方法包括：
(1)将所述聚合物复合结构体与组合物接触，所述组合物包含吸收在聚合物和基材中的一者或两者中的有机溶剂，其中包含有机溶剂的所述组合物既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，和
(2)将在步骤(1)中提供的聚合物复合结构体与液体接触，所述液体(i)具有高于在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点的温度并且(ii)既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，其作用促进所述聚合物和所述基材之间的分离。
用于解决问题的方案
令人惊奇的是，现在已经发现通过以下步骤可以促进结合到不同材料的基材上、它们共同形成聚合物复合结构体的至少一部分的聚合物之间的分离：首先在聚合物和基材中的一者或两者内吸收包含有机溶剂的组合物，并且然后使所得聚合物复合结构体与温度高于组合物沸点的液体接触。
不希望受理论限制，认为步骤(2)中使聚合物复合结构体与沸点高于在聚合物和基材中的一者或两者内吸收的组合物的液体接触的作用导致该组合物在复合结构体内快速蒸发并引起显著的内部压力。该引起的内部压力，可能与组合物对于至少待分离的聚合物的增塑作用相结合，可以使待分离的聚合物鼓泡(bubble)、起泡(blister)或发泡(foam)，并且至少部分地与基材分离。
在进行该方法之后，如果待分离的聚合物没有完全与基材分离，则可以例如，通过对经处理的聚合物复合结构体进行剪切和/或粉碎实现完全分离。然后可以使用本领域已知的技术例如浮选箱、涡流或旋风分离器等来将经分离的聚合物分开。
在一个实施方案中，聚合物结合至非聚合物基材。这样的非聚合物基材的实例包括，但不限于，金属(例如金属箔或金属线)、玻璃纤维、碳纤维、纸张、纸板和它们的组合。
在另一个实施方案中，聚合物结合至聚合物基材。在此情况下，根据本发明的方法，该聚合物基材是与结合至基材的聚合物不同的聚合物。
在又一个实施方案中，聚合物直接结合至聚合物基材并且该聚合物基材又结合至非聚合物基材。因此，该聚合物可以描述为结合至复合基材(即，聚合物基材结合至非聚合物基材的集合体(collective))。
在一个实施方案中，结合到不同材料的基材上的聚合物形成复合结构体的聚合物基体的一部分，并且基材位于该聚合物基体内。例如，基材可以由聚合物的聚合物基体包封。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体是层压体并且聚合物和与其结合的基材形成层压体的层。
在又一个实施方案中，聚合物复合结构体是层压体，其中基材位于两层聚合物之间。
在一个实施方案中，所述方法包括进一步的步骤(3)：将由步骤(2)提供的聚合物复合结构体经受剪切力和/或粉碎并且接着将聚合物和基材分开为单独的组分。在该实施方案中，聚合物组分和基材组分可使用浮选箱、涡流或旋风分离器来分开。
聚合物可以选自聚卤代乙烯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、苯乙烯系聚合物、橡胶，它们的组合和共聚物。具体的实例包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氟化乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、尼龙、天然橡胶和合成橡胶。
基材可以选自金属、聚合物、玻璃纤维、碳纤维、纸张、纸板和它们的组合。
基材本身可以是复合结构体，因为它由结合到不同材料的一种材料制成。
在基材是聚合物或者包括聚合物的情况下，该聚合物可以选自本文中记载的聚合物。
在步骤(1)中使用的组合物可以包含有机溶剂，所述有机溶剂选自脂肪族烃、环状烃、芳香族烃、酮类、醛类、醇类、醚类、酯类、氰基烷烃、卤代烷烃、卤代烯烃和它们的组合。
可以使用的有机溶剂的具体实例包括戊烷、己烷、石油醚、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、环己酮、丙酮、甲基乙基酮、乙醛、乙醇、甲醇、二乙醚、乙腈、1,1,1-三氯乙烷、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、及它们的组合。
步骤(2)中使用的温度高于步骤(1)中使用的组合物的沸点的液体可选自上述有机溶剂、水、天然或合成油、及它们的组合。
发明的效果
本发明的其它方面和实施方案以下更详细地描述。
附图说明
在此将参考以下非限制性附图来描述本发明，其中：
图1-说明了一种适用于根据本发明的聚合物复合结构体，其形式为具有聚氯乙烯/聚酯/聚氯乙烯层压结构的层压体；
图2-说明了已经根据本发明的方法处理的图1中所示的聚合物复合结构体。层压结构体的外聚氯乙烯层已经发泡/鼓泡并至少部分地与内聚酯层分离；和
图3-说明了图2所示的聚合物复合结构体已经经过粉碎和旋风分离器分离，使聚酯(左手侧)和聚氯乙烯(右手侧)与聚合物复合结构体分开。
具体实施方式
根据本发明的方法促进聚合物和与聚合物结合的基材之间的分离。聚合物和基材之间的“促进分离”是指结合至基材上的聚合物的表面区域的至少一部分与基材分离，从而不再结合至基材。仅举例来说，进行本发明的方法可以使结合至基材的聚合物发泡、起泡(blister)或鼓泡(bubble)，从而使结合至基材的聚合物表面区域的至少一部分脱结合(de-bonding)。
待分离的聚合物“结合(bond)”到不同材料的基材上意味着聚合物物理和/或化学地粘附到基材上。
聚合物可以直接或间接结合至基材。在聚合物间接结合到基材的情况下，该结合可以通过粘合剂层发生。
通过将熔融的聚合物或在溶剂中的聚合物施加到基材材料上，可以简单地发生聚合物与基材的结合。
关于可以与给定基材结合的聚合物的性质没有特别限制。合适的聚合物的实例包括但不限于聚卤代乙烯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、苯乙烯系聚合物、橡胶、它们的组合和共聚物。更具体的实例包括但不限于聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氟化乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、尼龙、天然橡胶和合成橡胶。
结合到基材的聚合物可以是热塑性的。在基材是聚合物或包含聚合物的情况下，该聚合物也可以是热塑性的。
在一个实施方案中，结合到基材的聚合物是热塑性的。
本领域技术人员将理解，热塑性聚合物比热固性聚合物更适合于吸收包含有机溶剂的组合物。
聚合物结合至不同材料的基材。基材是“不同材料的”意指直接结合到聚合物上的基材的材料与该聚合物不是相同的材料。然而，基材仍然可以是聚合物或包含聚合物。基材本身可以是复合结构体。例如，本发明旨在包括使用聚合物复合结构体，该聚合物复合结构体包括(i)结合到不同聚合物基材的聚合物，(ii)结合到非聚合物基材的聚合物，和(iii)结合到复合基材的聚合物。
如果聚合物可以结合至基材，则对基材的物理或组成形式没有特别限制。例如，基材可以是连续片材(例如聚合物片/膜或金属箔)、金属线、纤维或纤维的集合体(例如纱线、纸张、纸板或织物)的形式。基材也可以包含在其所结合的聚合物内或由其结合的聚合物包封。
在一个实施方案中，基材选自金属、聚合物、橡胶、玻璃纤维、碳纤维、纸张、纸板及它们的组合。
在又一个实施方案中，基材包括金属箔，例如铝箔，或者金属线。
在又一个实施方案中，基材是聚合物或包括聚合物。在基材是聚合物的情况下，该聚合物将是与结合至基材的聚合物不同的聚合物。特别地，本发明旨在将聚合物与不同的基材材料分离。在与基材结合的聚合物是与基材相同的聚合物的情况下，集合体复合结构体实际上将由相同的聚合物制成，并且可能没有将聚合物与基材材料分离的实际原因。合适的聚合物基材包括本文所述的用于结合至基材的聚合物的那些。
在又一个实施方案中，基材包括纸张和/或纸板。
结合至基材的聚合物形成聚合物复合结构体的至少一部分。这种聚合物复合结构体是本领域技术人员公知的。
例如，聚合物复合结构体可包括位于与其结合的聚合物的聚合物基体内的基材。在这种情况下，基材将通常用作聚合物的增强材料。
在一个实施方案中，聚合物复合结构体的基材位于与其结合的聚合物的聚合物基体内。
或者，聚合物复合结构体可以是层压体，其中聚合物和基材形成层压体的层或片。在这种情况下，基材也可用作聚合物的增强材料。
在一个实施方案中，聚合物复合结构体是层压体，其中聚合物是结合至基材的层的形式，所述基材也是层的形式。
在又一个实施方案中，基材为金属箔层、聚合物层、纸张层、纸板层或其组合的形式，或者基材包括金属箔层、聚合物层、纸张层、纸板层或其组合。
在又一个实施方案中，基材是包括结合到聚合物层的金属箔层的复合材料。
聚合物复合结构体可以是层压体，其中基材是位于两层聚合物之间的层。例如，聚合物复合结构体可以是具有A/B/A结构的层压体，其中A代表聚合物，B代表基材。
聚合物复合结构体可以是层压体，其中聚合物是结合到复合基材层的层。例如，聚合物复合结构体可以是具有A/B/C结构的层压体，其中A代表与复合基材B/C结合的聚合物。在这种情况下，B可以是与聚合物层C结合的非聚合物层(C可以与聚合物A相同或不同)。B也可以是聚合物层，只要它与聚合物A不同。在这种情况下，B可以是与聚合物或非聚合物层C结合的聚合物层。
在一个实施方案中，聚合物复合结构体是包括聚卤代乙烯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、苯乙烯系聚合物、橡胶、其组合和共聚物的层压体。
在又一个实施方案中，聚合物复合结构体是包含A/B/C层压结构的层压体，其中A代表聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯，B代表聚乙烯或聚丙烯，C代表金属箔。
在又一个实施方案中，聚合物复合结构体是一种层压体，其中基材位于两层聚合物之间。在这种情况下，两层聚合物层可以是相同的，并且各自结合到基材的相对侧。虽然结合到基材的两层聚合物层中的每一层可以是相同的，但是基材本身将是与这两层聚合物层中的一者或两者不同的材料。
当聚合物复合材料是其中基材位于两层聚合物之间的层压体时，两层聚合物层中的一层或两层可以吸收包含有机溶剂的组合物。此外，基材也可以吸收包含有机溶剂的组合物。
结合到基材的聚合物形成复合结构体的至少一部分。在一些实施方案中，基材和与其结合的聚合物代表整个聚合物复合结构体。例如，聚合物复合结构体可以是层压体的形式，其中聚合物结合至金属箔基材。或者，聚合物复合结构体可以是层压体的形式，其中两层聚合物层结合到基材例如聚合物基材层的相对侧。
聚合物复合结构体也可以是管的形式，其中基材位于与其结合的聚合物的聚合物基体内。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体是包含结合至纸张或纸板的聚合物的层压体。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体是包含A/B层压结构的层压体，其中A代表聚烯烃或聚酯，B代表纸张和/或纸板基材。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体是包含与聚合物纤维和/或金属线结合的橡胶的轮胎。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体是聚合物涂覆的金属线。
如果聚合物复合结构体可以根据本发明的方法处理，则对可以使用的聚合物复合结构体的尺寸没有特别限制。在该方法中使用的聚合物复合结构体的尺寸将通常取决于实际提供的聚合物复合结构体的尺寸和所用加工设备的性质。如果需要，聚合物复合结构体可以在用于本发明的方法之前使用本领域已知的设备粉碎。
根据本发明的方法包括使聚合物复合结构体与包含有机溶剂的组合物接触。在该上下文中“接触”是指使聚合物复合结构体与组合物直接物理接触。例如，聚合物复合结构体可以放置在含有组合物的容器中，以便将结构浸没在组合物中。或者，可以将聚合物复合结构体放入容器中，并将组合物施加至复合结构体，以便将结构浸没在组合物中。
使聚合物复合结构体与组合物接触当然包括使与基材结合的聚合物和基材与组合物接触。
该组合物包含有机溶剂。本文使用的表述“有机溶剂”旨在采用其在本领域中的常规含义。
组合物通常包含大于：50重量％、或60重量％、或70重量％、或80重量％、或90重量％、或95重量％的有机溶剂。
当组合物中使用的有机溶剂可与水混溶时，组合物也可含有水。如果使用，水通常在组合物中的存在量小于：50重量％、或40重量％、或30重量％、或20重量％、或10重量％、或5重量％。
在一个实施方案中，组合物基本上没有水。
在另一个实施方案中，组合物基本上由有机溶剂组成。
组合物中使用的有机溶剂可以是不同有机溶剂的混合物。
组合物可包含选自脂肪族烃、环状烃、芳香族烃、酮类、醛类、醇类、醚类、酯类、氰基烷烃、卤代烷烃、卤代烯烃和它们的组合中的有机溶剂。
可以使用的有机溶剂的具体实例包括但不限于戊烷、己烷、石油醚、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、环己酮、丙酮、甲基乙基酮、乙醛、乙醇、甲醇、二乙醚、乙腈、1,1,1-三氯乙烷、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯及它们的组合。
本文使用的包含有机溶剂的组合物被吸收在聚合物和/或基材中。通过在聚合物和基材中的一者或两者内被“吸收”是指组合物的分子被接受在聚合物和/或基材的基体材料内。为了将组合物容纳在聚合物或基材的基体材料中，聚合物或基材通常会经历体积增加。在本领域中，该方法通常被称为聚合物或基材用组合物变得“溶胀(swollen)”或“溶胀(swelling)”。
本领域技术人员将理解，对于要在聚合物或基材材料内吸收的组合物，该组合物应与聚合物或基材适当地相容以促进这种吸收。例如，非极性基材或聚合物将吸收很少(如果有的话)极性组合物。换句话说，极性组合物将诱导很少或者不诱导非极性基材或聚合物的溶胀。
在聚合物的背景下，本领域技术人员将理解，它将固有地包含由聚合物链形成的聚合物基体。因此，聚合物内吸收的组合物将位于聚合物的聚合物基体内和整个聚合物基体中。
本领域技术人员将能够根据给定聚合物或基体选择使用的合适组合物，以确保组合物在其基体材料内被吸收。决定组合物是否将在给定材料内被吸收的参数是本领域公知的，包括例如组合物的极性、材料的极性和温度。例如，可以选择丙酮作为在聚氯乙烯或聚酯的聚合物基体中被吸收的组合物。换句话说，已知丙酮溶胀聚氯乙烯和聚酯。
在基材是聚合物或包含聚合物的情况下，结合至基材和聚合物基材的聚合物中的一者或两者可以吸收如本文所述的组合物。
本发明的一个重要特征是包含有机溶剂的组合物既不溶解聚合物也不溶解基材。换句话说，组合物确实溶解聚合物或基材的情况不是本发明范围的一部分。
正如本领域技术人员能够选择包含有机溶剂的组合物以在聚合物或基体内被吸收一样，它们也能够选择不溶解聚合物或基体的组合物。
决定给定组合物是否将溶解给定材料的参数在本领域中是公知的，并且包括例如组合物的极性、材料的极性和温度。
因此，本领域技术人员将能够选择合适的包含有机溶剂的组合物以根据本发明来使用，以确保其不仅在聚合物和/或基材材料内被吸收，而且还确保其不溶解聚合物或基材。与此相关，本领域技术人员当然也将认识到进行本发明的温度。例如，包含有机溶剂的组合物对聚合物的作用(溶胀或溶解)是本领域技术人员熟知的。
使聚合物复合结构体与包含有机溶剂的组合物接触的步骤可以在环境温度下进行。
如果足够的包含有机溶剂的组合物已经在聚合物和基材中的一者或两者内被吸收以实施本发明，则对聚合物复合材料与组合物保持接触的时间范围没有特别限制。获得足够吸收所需的时间范围将取决于诸如组合物的性质、聚合物复合结构体的性质(例如厚度)和温度等的参数。
例如，聚合物复合结构体可以与包含有机溶剂的组合物保持接触至少10秒、或至少20秒、或至少40秒、或至少1分钟、或至少5分钟、或至少10分钟、或至少20分钟、或至少30分钟、或至少40分钟、或至少50分钟、或至少一小时、或至少三小时、或至少五小时、或至少七小时、或至少九小时、或至少十小时、或至少十一小时、或至少十二小时、或至少十三小时、或至少十四小时。
在一个实施方案中，聚合物复合结构体保持与包含有机溶剂的组合物接触约10秒至约1分钟的时间。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体保持与包含有机溶剂的组合物接触约30分钟至约2小时的时间。
在另一个实施方案中，聚合物复合结构体保持与包含有机溶剂的组合物接触约六小时至约十二小时的时间。
如果需要，可以在进行步骤(1)之前对聚合物复合结构体进行预处理步骤。例如，在聚合物复合结构体为聚合物/纸张层压体的情况下，可能希望通过将其浸泡水而从结构中除去多余的纸张。
进行步骤(1)后，通常将所得聚合物复合结构体从包含有机溶剂的组合物中除去(其中使用过量组合物)。例如，聚合物复合结构体可以从组合物中物理地除去，或者组合物可以从复合结构体中滤掉。
在一个实施方案中，在进行步骤(2)之前，将聚合物复合结构体与未被吸收在聚合物和基材的一者或两者中的过量的包含有机溶剂的组合物分开。
根据本发明的方法，使步骤(1)中提供的聚合物复合结构体与具有高于步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点的温度的液体接触。在该上下文中“接触”是指使聚合物复合结构体与液体直接物理接触。例如，聚合物复合结构体可以放置在含有液体的容器中，以便将结构浸没在液体中。或者，可以将聚合物复合结构体放入容器中，并将液体施加在复合结构体上，以便将该结构浸没在液体中。
使聚合物复合结构体与液体接触当然包括使结合到基材的聚合物和基材与液体接触。
应理解，通过步骤(2)中使用的液体具有高于步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点的温度，步骤(2)中使用的液体将不与步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物相同。
本发明的一个重要特征是步骤(2)中使用的液体既不溶解聚合物也不溶解基材。换句话说，液体确实溶解聚合物或基材的情况不是本发明范围的一部分。
如果步骤(2)中使用的液体的温度高于步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点并且既不溶解聚合物也不溶解基材，则对该液体的组成没有特别限制。
如在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的上下文中本文所讨论的，本领域技术人员将能够容易地选择在步骤(2)中使用的既不溶解聚合物也不溶解基材的液体。
在选择用于步骤(2)的合适液体时，本领域技术人员还可以容易地确定步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点，从而确保所用液体的温度高于该组合物的沸点。
例如，当步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物仅为单一有机溶剂时，该溶剂的沸点将容易确定或已知。当步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物包含有机溶剂与一种或多种其它组分的组合时，该组合物溶剂的沸点可通过常规方法例如通过测量沸点或使用沸点图测定。当步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物包含有机溶剂与一种或多种其它组分的组合，并且该组合物不具有可以确定的平均沸点时，则将该组合物的沸点取为以最高的体积％存在的液体的沸点。例如，如果组合物包含80体积％丙酮和20体积％乙酸乙酯并且该混合物不能提供可以确定的平均沸点，则将沸点取为丙酮的沸点。如果这种溶剂混合物含有相等体积％的组分，则将沸点取为沸点最高的组分的沸点，在50体积％丙酮和50体积％乙酸乙酯混合物的情况下，是乙酸乙酯的沸点。
步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点是在大气压下测定的。
步骤(2)中使用的液体可以具有比步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点高至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少35℃、至少40℃或至少45℃的温度。
例如，当步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物是丙酮(沸点56℃)时，步骤(2)中使用的液体可以是温度为至少75℃、或至少80℃、或至少90℃、或约100℃的水。
可用于步骤(2)的液体的合适实例可选自本文所述的有机溶剂、水、天然或合成油、及它们的组合。
在一个实施方案中，步骤(2)中使用的液体是水。
在另一个实施方案中，步骤(2)中使用的液体是温度为至少75℃、或至少80℃、或至少85℃或至少90℃、或至少95℃的水。
使步骤(1)中提供的聚合物复合结构体与步骤(2)中使用的具有高于步骤(1)中使用的组合物的沸点的温度的液体接触的作用促进了聚合物和基材之间的分离。该液体的关键功能是向复合结构体提供快速的热传递，以促进在复合结构体内吸收的包含有机溶剂的组合物的蒸发。
不希望受理论限制，认为使聚合物复合结构体与沸点高于在聚合物和基体中的一者或两者内吸收的经吸收的包含有机溶剂的组合物的液体接触的作用，使得组合物迅速蒸发并在复合结构体内引起显著的内部压力。该引起的内部压力，可能与吸收的组合物对至少待分离的聚合物的增塑作用相结合，可以使待分离的聚合物鼓泡、起泡或发泡，并且至少部分地与基材分离。
除了步骤(2)中使用的不溶解聚合物或基材的液体之外，优选的是，液体是至少也不被结合至基材的聚合物吸收的类型。
不希望受理论限制，认为步骤(1)中使用的至少被吸收到与基材结合的聚合物中的组合物，可赋予该聚合物增塑效果。当将步骤(2)中使用的液体施加到复合结构体时，来自该液体的热量促进吸收的组合物的挥发，并且与增塑效果相结合，结合到基材的聚合物可以更容易鼓泡/起泡/发泡(bubble/blister/foam)和提升远离基材。这种与基材的分离反过来有助于将聚合物与基材分开。
再次不希望受理论的限制，不认为步骤(2)中使用的液体仅仅起到仅仅作为热源的作用，以促进在待与基材分离的聚合物中被吸收的组合物的挥发。特别地，仅进行根据本发明的方法的步骤(1)，然后例如在对流或微波炉中，将所得复合结构体加热到高于所吸收的组合物的沸点的温度，已经发现不能促进结合至基材的聚合物的分离。因此，认为步骤(2)中使用的液体不仅向复合结构体提供快速热传递，而且还赋予复合结构体某些溶剂效应，这有利于聚合物与基材的分离。
在进行步骤(2)之后，可以洗涤所得聚合物复合结构体和/或使所得聚合物复合结构体静置以除去残余的步骤(2)中使用的液体或步骤(1)中使用的组合物。
进行步骤(2)后，所得聚合物复合结构体可至少存在具有发泡/起泡/鼓泡形态的复合结构体的聚合物组分。该形态提供了聚合物与基材的分离，从而使聚合物更容易与聚合物复合结构体分开并收集，用于随后的回收利用。
如果需要，为了促进聚合物与基材的进一步分离，可以对步骤(2)中提供的聚合物复合材料进行剪切和/或粉碎。
如本文所用，术语“剪切(shear)”或“剪切(shearing)”旨在表示作用在聚合物复合结构体上的未对齐力(unaligned force)。
如本文所用，术语“粉碎的(comminuted)”或“粉碎(comminution)”旨在表示将聚合物复合结构体破碎成更小的片。
可以使用本领域技术人员熟知的设备，例如破碎(crushing)、切碎(shredding)和切割(cutting)设备，进行聚合物复合结构体的剪切和/或粉碎。
因此，在一个实施方案中，该方法包括进一步的步骤(3)：剪切和/或粉碎步骤(2)中提供的聚合物复合结构体。
在剪切和/或粉碎步骤(2)中提供的聚合物复合结构体后，聚合物复合结构体的聚合物和基材通常基本上是物理分离的，但可以保持为物理混合物。在该形式中，使用本领域已知的技术可以容易地将分离的聚合物组分与基材组分分开。例如，可以使用浮选箱、涡流或旋风分离器来分离聚合物和基材混合物。
因此，在另一个实施方案中，该方法还包括以下步骤(3)：剪切和/或粉碎步骤(2)中提供的聚合物复合结构体，并将分离的聚合物和基材分开为单独的组分。在该实施方案中，可以使用浮选箱、涡流或旋风分离器来将经分离的聚合物和基材组分分开。
当聚合物复合结构体包含三种或更多种组分，其中两种是待分离的不同聚合物时，聚合物复合结构体可能需要使用本发明的方法处理两次或更多次以将两种或者更多种不同的聚合物分离。例如，聚合物复合结构体可以是包含A/B/C层压结构的层压体，其中A表示与复合基材B/C结合的聚合物层，B表示与A不同的聚合物层，C表示非聚合物层。在那种情况下，本发明的方法可以第一次进行以将聚合物A与聚合物复合结构体分离和分开，并且还提供分开的复合基材B/C。然后，分开的复合基材B/C可用作在第二次进行本发明的方法时的聚合物复合结构体，以分离与本文所述的非聚合物基材C结合的聚合物B。
或者，根据本发明的方法可以有利地允许在一次通过中分离这种A/B/C层压结构的所有三种组分。
当聚合物复合结构体包含至少三种不同的材料(其中两种是不同的聚合物)时，将本发明的方法多次应用于聚合物复合结构体通常是有用的。特别地，每种不同的聚合物可以最好地使用包含有机溶剂的不同组合物分离。在那种情况下，可以第一次进行本发明的方法以将一种聚合物与复合结构体分离。然后可以使用(i)由第一方法通过得到的聚合物复合结构体，和(ii)与第一方法通过中使用的包含有机溶剂的组合物不同的组合物，第二次进行该方法，以将第二聚合物与复合结构体分开。
在下文中将参考以下非限制性实施例描述本发明。
实施例
一般方法
将聚合物复合结构体切割成易于处理的尺寸片以进行实施例，其在当前实施例中为约3cm×2cm。
然后将聚合物复合结构体置于具有包含有机溶剂的组合物的容器中一段特定的时间。
在浸泡期后，排出包含有机溶剂的组合物，并将温度高于包含有机溶剂的组合物的沸点的液体倒在位于容器内的聚合物复合结构体上。将液体倒在聚合物复合结构体上的作用促进了结合至基材的聚合物的分离。在大多数情况下，通过形成复合结构体表面的鼓泡、起泡或发泡外观观察到分离。
然后将液体从聚合物复合结构体中排出，并使用旋转的金属切碎刀片对所得产物进行剪切/粉碎。
剪切/粉碎有助于基本上将聚合物与基材分离，从而提供聚合物和基材的混合物。
然后通过在旋风分离器、涡流或浮选箱中处理混合物将聚合物和基材彼此分开。
实施例1
使用聚氯乙烯/聚酯/聚氯乙烯层压复合结构体(参见图1)遵循上述一般程序。使用丙酮作为包含有机溶剂的组合物，并且使用在80℃、90℃和100℃的温度下的水作为温度高于丙酮的沸点的液体。将层压复合结构体样品首先在丙酮中浸泡约12小时。在将水施加至丙酮浸泡的复合结构体时，复合结构体在其外表面上形成鼓泡/起泡/发泡外观(参见图2)。然后使得到的处理过的复合结构体干燥，然后粉碎，得到分离的聚酯和聚氯乙烯的混合物。然后使用旋风分离器将聚酯和聚氯乙烯混合物分开成单独的聚合物组分(参见图3-其中聚酯存在于左手侧，聚氯乙烯存在于右手侧)。
实施例2
除了使用氯仿作为包含有机溶剂的组合物并且使用温度为100℃的水作为温度高于氯仿沸点的液体之外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。成功地处理聚合物复合结构体以将聚氯乙烯和聚酯分开。
实施例3
除了使用乙酸乙酯作为包含有机溶剂的组合物，并且使用在100℃的温度下的水作为温度高于乙酸乙酯的沸点的液体以外，遵循实施例1概述相同的一般程序。成功地处理聚合物复合结构体以将聚氯乙烯和聚酯分开。
实施例4
除了使用体积比为10:1:1的丙酮、氯仿和乙酸乙酯的混合物作为包含有机溶剂的组合物和使用温度为100℃的水作为温度高于组合物混合物沸点的液体以外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。成功地处理聚合物复合结构体以将聚氯乙烯和聚酯分开。
实施例5
除了使用温度为100℃的菜籽油作为温度高于丙酮沸点的液体以外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。成功地处理聚合物复合结构体以将聚氯乙烯和聚酯分开。
实施例6
除了聚合物复合结构体是由在聚氯乙烯的聚合物基体内具有聚酯增强物的聚氯乙烯制成的管状软管的形式和使用温度为100℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体以外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。成功地处理聚合物复合结构体以将聚氯乙烯和聚酯分开。
实施例7
除了聚合物复合结构体是具有包含与未知聚合物(不是聚氯乙烯)结合的聚氯乙烯并且未知聚合物结合至铝箔的层压体结构(即，它具有A/B/C层压体结构，其中A＝聚氯乙烯，B＝未知聚合物，C＝铝箔)的泡罩包装的形式和使用温度为100℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体以外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。该方法得到分开的聚氯乙烯(A)和聚合物复合基材(B/C)。
然后将分开的聚合物复合基材(B/C)用于与实施例1中概述的相同的一般程序，不同之处在于使用氯仿作为包含有机溶剂的组合物。该方法得到分开的未知聚合物(B)和分开的铝箔(C)。使用涡流分离器将组分(B)和(C)分开。
实施例8
遵循与实施例1中概述的相同的一般程序，不同之处在于聚合物复合结构体是包含与聚丙烯/聚乙烯复合基材结合的聚氯乙烯的层压体结构(即，其具有A/B/C层压体结构，其中A＝聚氯乙烯，B＝聚丙烯，C＝聚乙烯)的形式，使用温度为100℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体，在丙酮中的浸泡时间为1小时。该方法得到分离的聚氯乙烯(A)、聚丙烯(B)和聚乙烯(C)的混合物。使用浮选箱将组分(A)、(B)和(C)分开。
实施例9
除了聚合物复合结构体是乙烯基系地板层压结构的形式、使用温度为100℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体、在丙酮中的浸泡时间为1小时之外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。该方法得到层压结构的四种分离组分的混合物，而不需要进行任何形式的剪切/粉碎。
实施例10
除了聚合物复合结构体是汽车轮胎的形式、使用温度为90℃的水作为温度高于丙酮的沸点的液体、在丙酮中的浸泡时间为1小时之外，采用与实施例1中概述的相同的一般程序。在丙酮浸泡的轮胎与热水接触时，没有观察到橡胶的起泡或发泡。然而，看到气泡从轮胎表面释放。成功地处理了聚合物复合结构体，以将橡胶碎屑(rubber crumb)、金属线(metal wire)和聚合物纤维分开。
实施例11
除了聚合物复合结构体为聚合物涂覆的铜线形式、使用温度为90℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体、在丙酮中的浸泡时间为30分钟之外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。在将水施加至丙酮浸泡的复合结构体时，复合结构体在其外表面上形成起气泡/起泡/发泡的外观。成功处理聚合物复合结构体以将聚合物和铜线分开。
实施例12
除了聚合物复合结构体是聚合物/纸张层压杯(咖啡杯、软饮料杯等)的形式、使用温度为90℃的水作为温度高于丙酮沸点的液体、在丙酮中的浸泡时间为15秒以外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。在将复合结构体浸泡在丙酮中之前，将其浸泡在水中10分钟进行预处理。该预处理使得外层的纸张能够容易从杯中除去，留下内部聚合物/纸张层压结构。然后将内部聚合物/纸张层压结构浸泡在丙酮中。在将水施加至丙酮浸泡的复合结构体时，聚合物层基本上与纸层分离。成功地处理聚合物复合结构体以将聚合物和纸分开。
比较例1
除了丙酮浸泡的聚合物复合结构体不与温度高于丙酮沸点的水接触之外，遵循与实施例1中概述的相同的一般程序。相反，将丙酮浸泡的聚合物复合材料置于(i)温度为200℃的烘箱中120秒，和(ii)在高温微波炉中放置60、90、120和150秒。在任一烘箱中加热后，所得聚合物复合材料显示聚合物与基材没有明显可见的分离。在微波炉的情况下，样品显示出炭化迹象。加热后，使用旋转的金属切碎刀片对所得聚合物复合材料进行剪切/粉碎。但是，未观察到聚合物与基材分离。
比较例2
除了丙酮浸泡的聚合物复合结构体不与温度高于丙酮沸点的水接触之外，遵循与实施例10中概述的相同的一般程序。相反，使用旋转的金属切碎刀片对丙酮浸泡的聚合物复合材料进行剪切/粉碎。但是，未观察到聚合物与基材分离。
比较例3
使用旋转的金属切碎刀片直接对实施例12中使用的相同杯子进行剪切/粉碎。几乎没有聚合物与基材的任何分离发生。
本说明书中对任何现有出版物(或从中得出的信息)或任何已知事项的引用不是、也不应被视为对现有出版物(或从中获得的信息)或已知事项构成本说明书所涉及的技术领域中的公知常识的一部分的承认或认可或任何形式的教导。
在整个说明书和所附的权利要求中，除非上下文另有要求，否则措词“包括”和诸如“包括”和“包含”的变体将被理解为暗示包括所述整数或步骤或整数或步骤的组，但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。

Claims (17)

1.一种促进聚合物的分离的方法，所述聚合物结合至不同材料的基材，它们共同形成聚合物复合结构体的至少一部分，所述方法包括：
(1)将所述聚合物复合结构体与组合物接触，所述组合物包含吸收在聚合物和基材中的一者或两者中的有机溶剂，其中包含有机溶剂的所述组合物既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，和
(2)将在步骤(1)中提供的聚合物复合结构体与液体接触，所述液体(i)具有高于在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物的沸点的温度并且(ii)既不溶解所述聚合物也不溶解所述基材，其作用促进所述聚合物和所述基材之间的分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材位于所述聚合物的聚合物基体内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物复合结构体包括层压体并且所述聚合物和所述基材形成所述层压体的层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物复合结构体包括层压体，在所述层压体中所述基材位于两层聚合物之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述聚合物包括聚卤代乙烯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、苯乙烯系聚合物、橡胶、它们的组合和共聚物。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述基材包括金属、聚合物、玻璃纤维、碳纤维、纸张、纸板和它们的组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述基材包括聚合物，所述聚合物选自聚卤代乙烯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、苯乙烯系聚合物、橡胶、它们的组合和共聚物。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物复合结构体是层压体，所述层压体包括位于两层聚氯乙烯之间的聚酯层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物复合结构体是层压体，所述层压体包括结合至包括金属箔或金属线的基材的聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚偏二氯乙烯的层。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物复合结构体是层压体，所述层压体包括结合至纸张、纸板或它们的组合的聚酯或聚烯烃的层。
11.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物包含选自脂肪族烃、环状烃、芳香族烃、酮类、醛类、醇类、醚类、酯类、氰基烷烃、卤代烷烃、卤代烯烃和它们的组合的有机溶剂。
12.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中在步骤(2)中使用的液体选自有机溶剂、水、天然或合成油、及它们的组合。
13.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其包括进一步的步骤(3)：将由步骤(2)提供的所述聚合物复合结构体剪切和/或粉碎。
14.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其包括进一步的步骤(3)：将由步骤(2)提供的所述聚合物复合结构体剪切和/或粉碎并且接着将聚合物和基材分开为单独的组分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述聚合物和基材使用浮选箱、涡流或旋风分离器分开为单独的组分。
16.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中在步骤(1)中使用的包含有机溶剂的组合物包含丙酮并且在步骤(2)中使用的液体包含水。
17.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中在步骤(2)中使用的液体具有比在步骤(1)中使用的组合物的沸点高至少20℃的温度。
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