CN117187824A - 一种pei车灯回收退镀液及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及回收处理技术领域，公开一种PEI车灯回收退镀液及回收方法，退镀液按照质量份包括原料：水100份；可溶性铜盐0.1～30份；邻苯二甲酸氢钾0.01～10份；络合剂0.01～5份；表面活性剂0.01～1份。PEI车灯回收方法为将废弃PEI车灯清洗后在退镀液中超声处理，取出后清洗熔融共混，得到PEI回收料，本发明的退镀液几乎为酸碱中性，对设备无腐蚀，在退镀过程中不产生氢气排放，且不会对PEI分子造成水解或其他影响，PEI回收料力学性能保持良好。
Description
技术领域
本发明涉及回收处理技术领域，具体涉及一种PEI车灯回收退镀液及回收方法。
背景技术
PEI(聚醚酰亚胺)因耐热性能和机械性能良好，被用于高端汽车的前照大灯和雾灯上制作大灯的反射碗。每年都要报废大量的汽车，与汽车匹配的车灯也被大量废弃，目前市面上的一辆中高档汽车中车灯数量约30只左右，因此车灯市场容量巨大。在巨大的车灯回收市场中，车灯PEI的回收也存在着迫切需求。
由于PEI本身无色透明，用于灯光反射时，需要在其表面镀一层厚10微米左右的金属，金属多为铝材质。汽车报废后，镀铝的PEI难以被直接回收利用，需要先将表面的铝退镀掉，再对PEI进行物理回收。然而，现在还没有成熟的工艺来批量回收处理车灯PEI。因此，设计开发一种可以批量处理回收车灯PEI的工艺流程，制备高性能再生PEI，实现PEI的绿色循环再利用，对汽车产业节能减排、可持续绿色环保发展具有重要意义。
铝与强酸和强碱均有良好的反应活性，因此通过强酸或强碱处理，可以有效去除PEI表面的金属铝。针对物体表面金属铝涂层的退镀，现有技术也有多采用强酸或强碱的来将金属铝溶解掉的方法来去除涂层。
中国专利CN101880882A公布了一种烧结钕铁硼表面铝镀层的退镀液，该退镀液以氢氧化钠作为腐蚀剂，碳酸钠作为辅助盐，还包括可以促进金属铝溶解的络合剂、减缓基体腐蚀的缓蚀剂以及使铝镀层均匀溶解的表面活性剂。该发明所提供的退镀液能够快速均匀地退除烧结钕铁硼表面铝镀层，同时降低了对烧结钕铁硼基体的损伤。然而，该发明所提供的退镀液为强碱性，会对PEI的综合性能带来潜在风险。
中国专利CN113249727A提供了一种退镀液及其退镀方法和应用。其退镀液成分包括以下成分：盐酸、硫酸、络合剂、缓蚀剂、表面活性剂和水。该发明的退镀液用于成功退镀了钢背铜基复合材料轴瓦表面的铝锡膜层。然而，该发明所用的盐酸、硫酸为强酸，且浓度高达100～200g/L，对酸的浓度要求十分高，对设备腐蚀性较强。
中国专利CN113930768A公布一种钕铁硼磁体表面多种涂镀层的退镀液和退镀方法及其应用。该发明所述退镀液包括：溶剂，选自水和与水互溶的有机溶剂；溶质，所述溶质包括如下组分：碱10～30g/L，络合剂2～6g/L，缓蚀剂1～10g/L。该发明还提供一种退镀方法，通过振动退镀，加入少量上述退镀液后，在常温低碱性浓度的状态下即可完成工件表面的退镀。该发明可处理的镀层可包括镀铝层、镀锌层、环氧层、酚醛树脂层或铝锌锡复合层。然而，该发明采用强碱作为主要成分，不利于如PEI类对碱敏感聚合物的退镀，而且在退镀的过程中会释放氢气，不利于安全操作。
金属铝是一种双亲性的金属，即可以与酸发生化学反应，又可以与碱发生化学反应。因此，现有技术在退镀铝金属涂层时，多采用强酸或强碱来进行处理。当金属铝置于强酸或强碱中时，会与强酸或强碱迅速发生反应，释放出热量，同时还会放出氢气。如果反应过于剧烈，气泡数量会急剧增加，甚至有可能导致退镀液飞溅，影响操作安全。而且，大量排除的氢气如果不进行搜集处理，自由排放到空气中时，还会带来火灾甚至爆炸的隐患，严重影响现场生产安全。
此外，强酸或强碱均有的腐蚀性，会严重腐蚀设备，导致设备使用寿命下降，甚至还会对塑料本身带来严重的损伤。尤其是碱性退镀液，对PEI分子的伤害十分明显。这住要是因为PEI分子结构中含有大量的酰亚胺基团，酰亚胺基团在高温条件下对水十分敏感，在强碱存在的情况下，会迅速开环水解。
综上可见，现有金属铝退镀液大多为强碱性或强酸性退镀液，无论是强酸性退镀液，还是强碱性退镀液并不适于PEI车灯的退镀，一方面会对设备造成一定损害，还会导致PEI分子量发生水解，严重影响再生PEI的综合性能。值得注意的是，PEI分子链对碱尤其敏感，在强碱性退镀液中长时间浸泡会对PEI性能造成不可逆的损害。此外，铝与强酸或碱反应时，会快速释放出大量氢气，不但会在退镀液中产生气泡，导致退镀液流体波动，还会散发到大气中，一旦浓度累积到一定程度，有发生火灾甚至爆炸的危险。因此，发明一种新的车灯PEI退镀、物理回收工艺，对高品质回收PEI有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术中退镀液不利于镀铝PEI的回收，提供一种酸碱中性的退镀液，温和退镀，对设备无腐蚀，在退镀过程中气体释放速度温和，且不会对PEI分子造成水解或其他影响，PEI回收料力学性能保持良好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种PEI车灯回收退镀液，其特征在于，按照质量份包括原料：
水100份；
可溶性铜盐0.1～30份；
邻苯二甲酸氢钾0.01～10份；
络合剂0.01～5份；
表面活性剂0.01～1份；
本发明设计一种弱酸性退镀液，以铜盐溶液为主，邻苯二甲酸氢钾为辅，与金属铝发生化学反应，从而达到退镀铝的目的。由于金属铝表面容易发生氧化钝化，形成致密的氧化铝薄膜。而氧化铝无法与铜盐发生化学反应，因此将铝放入到硫酸铜等铜盐溶液中时，通常难以快速发生反应。甚至，铝在溶液中放置一天时间以上，都不会发生明显的化学反应。因此如何克服金属铝表面钝化，使得铜盐与金属快速发生化学反应，是本发明所要解决的核心技术难题之一。申请人意外发现，将金属铝浸泡至铜盐溶液中时，添加一定的邻苯二甲酸氢钾、络合剂、表面活性剂为辅助，同时辅以加热、超声的处理工艺，可以加快铝镀层的退镀，而对PEI分子无损害。
优选地，所述退镀液按照质量份包括原料：
水100份；
可溶性铜盐10～30份；
邻苯二甲酸氢钾0.01～5份；
络合剂0.01～5份；
表面活性剂0.01～1份。
所述可溶性铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中一种或多种。可进一步优选为硫酸铜或氯化铜。
优选地，所述邻苯二甲酸氢钾用量为0.1～5份。
所述络合剂包括四水合乙二胺四乙酸四钠、三聚磷酸钠，酒石酸钾钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或多种。络合剂可以与Al3+，Cu2+等离子络合，加快Al涂层的退镀。
所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠，聚乙二醇，甘油中的一种或多种。表面活性剂可以有效去除Al涂层表面的油污渍，使得涂层表面更容易被退镀液浸润，提高退镀效率。
本发明还提供一种PET车灯回收方法，包括步骤：
步骤1，配制所述的退镀液；
步骤2，将分拣、冲洗的废弃PEI车灯置于所述退镀液中，超声处理得到退镀的PEI车灯，随后将退镀的PEI车灯冲洗、破碎、干燥得到PEI破碎料；
步骤3，将PEI破碎料熔融造粒得到回收PEI粒料。
优选地，所述冲洗为清水冲洗，去除简单杂质和灰尘。
超声处理为40-90℃下处理1-10h；超声处理可以加快涂层表面污渍剥离，当退镀液开始腐蚀Al涂层时，超声还可以加快涂层的机械剥离，进一步提高退镀效果。适当提高温度，不但可以加速退镀液分子热运动，还可以提高邻苯二甲酸氢钾的溶解度，进而增加邻苯二甲酸氢钾的浓度，降低退镀液的PH值，加快Al涂层的腐蚀速度。
优选地，超声处理为40-70℃下处理1-3h。
优选地，退镀的PEI车灯破碎后采用清水进行摩擦清洗，再进行干燥；
优选地，步骤3中熔融造粒的温度为250-360℃。
进一步地，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，双螺杆挤出机输送段的温度控制为100～150℃，塑化段的温度控制为250～300℃，自然排气段的温度控制为300～350℃，混炼段的温度为控制为320～360℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在320～350℃，模头的温度为320～330℃。
本发明通过回收得到的PEI回收料冲击强度维持在5KJ/m2以上，拉伸强度高于100MPa，弯曲强度高于150MPa，弯曲模量高于3.0GPa，综合力学性能优异。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所提供的PEI车灯回收退镀液为弱酸性，避免了强酸或强碱对设备的腐蚀性，对铝进行退镀时，不会剧烈反应产生大量气体，不会导致退镀液的液面波动甚至退镀液飞溅，也不会对设备周边环境带来燃烧或爆炸的风险，安全性更高，并且基本不影响PEI树脂的性能。
(2)本发明提供的PEI车灯回收方法，可以有效去除表面涂层铝，实现车灯PEI的高价值循环利用，制得的PEI回收料力学性能优异。
附图说明
图1为实施例1中回收车灯退镀前后的形态图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本领域技术人员在理解本发明的技术方案基础上进行修改或等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围内。
以下具体实施方式中所采用的原料均购于市场。
回收PEI材料的物理性能根据ISO标准进行测试，采用180测试IZOD缺口冲击强度、ISO527测试拉伸强度、断裂伸长率，ISO178测试弯曲强度、弯曲模量，采用ISO13468测试PEI板材(3mm透射)的雾度。
实施例1
步骤1，按照水100份，硫酸铜20份，邻苯二甲酸氢钾1份，柠檬酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.05份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到50℃，超声处理2小时，肉眼观察退镀完成后，停止退镀，得到退镀后的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎,再用清水摩擦清洗、甩干后得到PEI破碎料。
步骤4，将PEI破碎料加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃，最终得到回收PEI材料。退镀前后的外貌如图1所示，可见废弃PEI车灯表面的铝层被完全去除。
实施例2
步骤1，按照水100份，硫酸铜20份，邻苯二甲酸氢钾1份，柠檬酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.05份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到60℃，超声处理1小时，肉眼观察退镀完成后，停止退镀，得到退镀后的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎,再用清水摩擦清洗、甩干后得到PEI破碎料。
步骤4，将PEI破碎料加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃(在实际工艺中，是否也为变动值，温度可以控制在在一定范围内)，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃，最终得到回收PEI材料。
实施例3
步骤1，按照水100份，氯化铜10份，邻苯二甲酸氢钾5份，柠檬酸钠0.5份，十二烷基苯磺酸钠0.01份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到60℃，超声处理2小时，肉眼观察退镀完成后，停止退镀，得到退镀好的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎,再用清水摩擦清洗、甩干后得到PEI破碎料。
步骤4，将预处理好的PEI破碎料，加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃。最终得到再生PEI材料。
实施例4
步骤1，按照水100份，硫酸铜30份，邻苯二甲酸氢钾0.5份，柠檬酸钠5份，十二烷基苯磺酸钠1份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到50℃，超声处理1小时，肉眼观察退镀完成后，停止退镀，得到退镀好的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎，再用清水摩擦清洗、甩干后得到清洗好的PEI破碎料。
步骤4，将预处理好的PEI破碎料，加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃。最终得到再生PEI材料。
对比例1无邻苯二甲酸氢钾
步骤1，按照水100份，氯化铜10份，柠檬酸钠0.5份，十二烷基苯磺酸钠0.01份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到80℃，超声处理4小时，得到退镀好的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎,再用清洗摩擦清洗、甩干后得到清洗好的PEI破碎料。
步骤4，将预处理好的PEI破碎料，加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃。最终得到再生PEI材料。
对比例2无络合剂和表面活性剂
步骤1，按照水100份，硫酸铜30份，邻苯二甲酸氢钾0.5份配制退镀液。
步骤2，将经过人工分拣、拆解、简单清水冲击过的废弃PEI车灯放入到退镀液中，加热到80℃，超声处理3小时，肉眼观察退镀完成后，停止退镀，得到退镀好的PEI车灯。
步骤3，将退镀后的PEI车灯用清水冲洗，然后投入到破碎机中进行破碎，再用清水摩擦清洗、甩干后得到清洗好的PEI破碎料。
步骤4，将预处理好的PEI破碎料，加入到双螺杆熔融挤出机中进行熔融造粒。双螺杆挤出机输送段的温度控制为300℃，塑化段的温度控制为340℃，自然排气段的温度控制为360℃，混炼段的温度为控制为350℃，真空排气段和均化(计量)段的温度均控制在350℃，模头的温度为350℃。最终得到再生PEI材料。
对比例3无超声无加热
将经过人工分拣、拆解、简单清水冲洗过的废弃PEI车灯放入到实施例1中步骤1配制的退镀液中，常温搅拌处理1小时，车灯表面涂层无明显变化。
产品的性能检测
本发明所提供的实施例，以及对比例得到的再生PEI材料，典型性能如1所示。
表1回收PEI材料性能
实施例1～4数据显示，在车灯PEI退镀过程中，退镀液的配方设计会影响退镀的时间和效率。提高铜盐和邻苯二甲酸氢钾的浓度，可以适当降低退镀温度，减少退镀时间，从而提高生产效率。
对比例1显示，如果在退镀液中不添加邻苯二甲酸氢钾，需要提高退镀温度到80度，且增加退镀时间到4小时，效率严重降低，而且由于Al涂层退镀并不完全，导致成品粒子雾度明显提高。对比例2则说明，在退镀液中不添加络合剂和表面活性剂，也不能获得理想的效果。
Claims (9)
1.一种PEI车灯回收退镀液，其特征在于，按照质量份包括原料：
水100份；
可溶性铜盐0.1～30份；
邻苯二甲酸氢钾0.01～10份；
络合剂0.01～5份；
表面活性剂0.01～1份。
2.根据权利要求1所述的PEI车灯回收退镀液，其特征在于，按照质量份包括原料：
水100份；
可溶性铜盐10～30份；
邻苯二甲酸氢钾0.01～5份；
络合剂0.01～5份；
表面活性剂0.01～1份。
3.根据权利要求1所述的PEI车灯回收退镀液，其特征在于，所述可溶性铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的PEI车灯回收退镀液，其特征在于，所述络合剂包括四水合乙二胺四乙酸四钠、三聚磷酸钠，酒石酸钾钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的PEI车灯回收退镀液，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠，聚乙二醇，甘油中的一种或多种。
6.一种PET车灯回收方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1，配制权利要求1-5任一项所述的退镀液；
步骤2，将分拣、冲洗的废弃PEI车灯置于所述退镀液中，超声处理得到退镀的PEI车灯，随后将退镀的PEI车灯冲洗、破碎、干燥得到PEI破碎料；
步骤3，将PEI破碎料熔融造粒得到回收PEI粒料。
7.根据权利要求6所述的PET车灯回收方法，其特征在于，超声处理为40-90℃下处理1-10h。
8.根据权利要求6所述的PET车灯回收方法，其特征在于，超声处理为40-70℃下处理1-3h。
9.根据权利要求6所述的PET车灯回收方法，其特征在于，步骤3中熔融造粒的温度为250-360℃。
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