用于纯化受污染的聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于纯化再生聚合物诸如从消费后使用或工业后使用中再生的聚合物的方法。该方法涉及获得再生聚合物并且将其在升高的温度和压力下溶解在溶剂中以产生聚合物溶液，其通过使聚合物溶液与固体介质接触而在升高的温度和压力下纯化以产生更纯的聚合物溶液。然后将更纯的聚合物与更纯的聚合物溶液分离。

Methods used to purify contaminated polymers

The present invention discloses a method for purifying a regenerated polymer, such as a polymer regenerated from consumption after consumption or in use after industry. The method involves obtaining regenerated polymer and dissolving it in solvent at high temperature and pressure to produce polymer solution, which is purified by raising polymer solution with solid medium and purifying at elevated temperature and pressure to produce more pure polymer solution. The more pure polymers are then separated from the more pure polymer solutions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纯化受污染的聚合物的方法
本专利技术整体涉及用于通过使用加压溶剂和固体介质来纯化受污染的聚合物的方法。更具体地，本专利技术涉及用于纯化再循环利用的聚合物诸如消费后和工业后再循环利用的塑料以产生无色或透明无味的原生态聚合物的方法。这对于聚烯烃诸如聚乙烯和聚丙烯的纯化特别有用。
技术介绍
聚合物，尤其是合成塑料，由于其生产成本相对较低并且材料性能平衡良好而在日常生活中无处不在。合成塑料广泛应用于各种应用，诸如包装、机动车部件、医疗装置和消费品。为了满足这些应用的高要求，全球每年生产数百亿磅合成塑料。绝大多数合成塑料是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。此外，由化石资源制造合成塑料产生CO2作为副产品。合成塑料的普遍使用导致每年产生数百万吨的塑料垃圾。虽然大多数塑料垃圾是通过市政固体垃圾方案进行填埋，但大部分塑料垃圾在环境中被发现作为乱杂物，这是不雅观的并且可能对生态系统有害。塑料垃圾经常被冲入河流系统并且最终出海。塑料再循环利用已经成为缓解与广泛使用塑料相关的问题的一个解决方案。回收和再利用塑料将垃圾从垃圾填埋场转移并且减少对化石再生资源制成的原生塑料的需求，从而减少温室气体排放。在发达地区，诸如美国和欧盟，由于消费者、企业和工业制造业的认知度提高，所以塑料再循环利用率正在上升。包括塑料在内的大多数再循环利用材料被混合成单一流，其由物料再循环利用设施(MRF)收集和加工。在MRF，材料被分类、洗涤并且包装进行再售。塑料可分为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或者其它普通塑料的混合流，诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可将单一流或混合流进一步分类、洗涤并再加工成适用于塑料加工(例如吹塑和注塑)中再利用的粒料。尽管再循环利用塑料被分类成主要均一流，并且用水溶液和/或苛性碱溶液洗涤，但最终的再加工粒料通常仍被不想要的废杂质诸如变质的食物残渣和残留香料组分高度污染。此外，由于通常用于着色塑料制品的染料和颜料的混合物，除了来自再循环利用的饮料容器的那些之外的再循环利用的塑料粒料都是深色的。虽然存在一些对颜色和污染不敏感的应用(例如黑色塑料涂料容器和隐藏的机动车部件)，但大多数应用要求无色粒料。对高品质的“原生态”再循环利用树脂的需求对于食品和药物接触应用(诸如食品包装)尤其重要。除了被杂质和混合着色剂污染之外，许多再循环利用树脂产品在化学组成上通常是异质的，并且可能含有大量的聚合物污染物，诸如再循环利用PP中的聚乙烯(PE)污染，以及再循环利用聚乙烯(PE)中的PP污染。机械再循环利用也被称为二次再循环利用，是将再循环利用的塑料垃圾转化为可再利用的形式用于随后的制造的过程。在2009年10月第29卷第10期的第2625-2643页的WasteManagement(ISSN0956-053X)的S.M.Al-Salem,P.Lettieri,J.Baeyens的“Recyclingandrecoveryroutesofplasticsolidwaste(PSW)：Areview”中描述了对机械再循环利用和其它塑料回收方法的更详细的阐述。尽管机械再循环利用技术的进步已经在一定程度上改善了再循环利用的聚合物的质量，但是机械净化方法仍存在基础限制，诸如聚合物基质内颜料的物理截留。因此，即使随着机械再循环利用技术的改善，目前可用的再循环利用塑料垃圾中的深色和高水平的化学污染也妨碍了塑料工业广泛使用再循环利用树脂。为了克服机械再循环利用的基础限制，已经开发了许多方法以经由化学方法来纯化受污染的聚合物或化学再循环利用。这些方法大多使用溶剂来净化和纯化聚合物。使用溶剂使得能够提取杂质和溶解聚合物，这进一步实现了可选的分离技术。例如，美国专利7,935,736描述了一种用于在清洁之前使用溶剂以溶解聚酯而从含有聚酯的垃圾中再循环利用聚酯的方法。‘736专利还描述了使用沉淀剂从溶剂中回收聚酯的需要。在另一个示例中，美国专利6,555,588描述了由包含其它聚合物的塑料混合物生产聚丙烯共混物的方法。‘588专利描述了在低于聚合物在选定溶剂诸如己烷中的溶解温度的温度下，在特定的停留时间内从聚合物中提取污染物。‘588专利还描述了在过滤之前增加溶剂(或第二溶剂)的温度以溶解聚合物。‘588专利还描述了使用剪切或流动来从溶液中沉淀聚丙烯。‘588专利中描述的聚丙烯共混物含有至多5.6重量％的聚乙烯污染物。在另一个示例中，欧洲专利申请849,312(由德文翻译成英文)描述了从含聚烯烃的塑料混合物或含聚烯烃的废物中获得纯化的聚烯烃的方法。‘312专利申请描述了在介于90℃和烃溶剂沸点之间的温度下，用沸点高于90℃的汽油燃料或柴油燃料的烃部分提取聚烯烃混合物或废物。‘312专利申请还描述了将热聚烯烃溶液与漂白粘土和/或活性炭接触以从溶液中除去外来组分。‘312专利还描述了将溶液冷却至70℃以下的温度以使聚烯烃结晶，然后通过将聚烯烃加热到聚烯烃的熔点以上，或者在真空中蒸发粘附溶剂或使气流通过聚烯烃沉淀，和/或用沸点低于聚烯烃的熔点的醇或酮提取溶剂来去除粘附溶剂。在另一个示例中，美国专利5,198,471描述了用于在第一较低温度下使用溶剂从包含多种聚合物的物理混合的固体混合物(例如废塑料)中分离聚合物以形成第一单相溶液和剩余固体组分的方法。‘471专利还描述了将溶剂加热到更高的温度以溶解在第一较低温度下不溶解的另外的聚合物。‘471专利描述了不溶性聚合物组分的过滤。在另一个示例中，美国专利5,233,021描述了一种通过将各组分在合适的温度和压力下溶解于超临界流体中从多组分结构(例如废弃地毯)中提取纯聚合物组分然后改变温度和/或压力来依次提取特定组分的方法。然而，与‘471专利类似，‘021专利仅描述了未溶解组分的过滤。在另一个示例中，美国专利5,739,270描述了使用共溶剂和工作流体来连续分离塑料的聚合物组分与塑料的污染物和其它组分的方法和设备。共溶剂至少部分地溶解聚合物，并且第二流体(即处于液态、临界或超临界状态)增溶来自聚合物的组分，并沉淀一些溶解于共溶剂的聚合物。‘270专利还描述了过滤热塑共溶剂(具有或没有工作流体)以除去颗粒污染物(诸如玻璃颗粒)的步骤。如上所述，已知的用于纯化受污染的聚合物的基于溶剂的方法不产生“原生态”聚合物。在先前的方法中，常常发生其它聚合物的共溶解并因此交叉污染。如果使用吸附剂，通常采用过滤和/或离心步骤来从溶液中除去所使用的吸附剂。此外，除去溶剂的分离过程诸如加热、真空蒸发和/或使用沉淀化学品的沉淀用于产生不含残余溶剂的聚合物。因此，仍然需要一种改善的基于溶剂方法来纯化受污染的聚合物：使用从聚合物中容易和经济地除去的溶剂，就单元操作的数目而言相对简单，产生没有显着量的聚合物交叉污染的聚合物，产生具有改善的颜色性质的聚合物，并产生基本上无味的聚合物。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于纯化再生聚合物诸如从消费后使用或工业后使用再生的聚合物的方法。该方法包括获得再生聚合物并且将所提取的再生聚合物在约90℃至约220℃的温度和约350psig(2.41MPa)至约20,000psi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纯化再生聚合物的方法，所述方法包括：a.获得所述再生聚合物，其中所述再生聚合物选自消费后使用聚合物、工业后使用聚合物、以及它们的组合；b.将再生聚合物在约90℃至约220℃的温度和约350psig(2.41MPa)至约20,000psig(137.90MPa)的压力下溶解在选自第一流体溶剂、第二流体溶剂、以及它们的混合物的溶剂中以产生聚合物溶液；c.通过使所述聚合物溶液与固体介质接触来在约90℃至约220℃的温度和约350psig(2.41MPa)至约20,000psig(137.90MPa)的压力下将所述聚合物溶液纯化以产生更纯的聚合物溶液；以及d.使更纯的聚合物与所述更纯的聚合物溶液分离；其中所述第二流体溶剂与所述第一流体溶剂化学组成相同或化学组成不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 62/186,5001.一种用于纯化再生聚合物的方法，所述方法包括：a.获得所述再生聚合物，其中所述再生聚合物选自消费后使用聚合物、工业后使用聚合物、以及它们的组合；b.将再生聚合物在约90℃至约220℃的温度和约350psig(2.41MPa)至约20,000psig(137.90MPa)的压力下溶解在选自第一流体溶剂、第二流体溶剂、以及它们的混合物的溶剂中以产生聚合物溶液；c.通过使所述聚合物溶液与固体介质接触来在约90℃至约220℃的温度和约350psig(2.41MPa)至约20,000psig(137.90MPa)的压力下将所述聚合物溶液纯化以产生更纯的聚合物溶液；以及d.使更纯的聚合物与所述更纯的聚合物溶液分离；其中所述第二流体溶剂与所述第一流体溶剂化学组成相同或化学组成不同。2.根据权利要求1所述的方法，其中在约0℃至约220℃的温度和约0psig(0MPa)至2,000psig(13.79MPa)的压力下，将所述更纯的聚合物与所述更纯的聚合物溶液分离。3.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述再生聚合物为消费后再循环衍生的聚合物。4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述再生聚合物为聚丙烯均聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·雷曼，M·刚纳森，H·绍纳曼，K·威廉姆斯，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US