一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法技术

本发明专利技术公开了一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法，即（1）通过酯化反应将回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯。具体步骤为：在酯化釜中按醇酸比1.2:1加入回收聚乙二醇和脂肪酸及0.3%添加量的对甲苯磺酸，连续通入氮气及时移除反应生成的水。开启搅拌装置，对釜内物料进行加热，聚乙二醇月桂酸单酯合成时控制料温140～160℃连续反应2～4h；聚乙二醇油酸单酯合成时控制料温150～170℃连续反应3～5h。反应结束，加入活性炭对产物进行脱色、过滤，除去固体杂质即得目标产物。该反应工艺简单、条件温和，便于操作、易于放大。（2）将合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯分别应用于洗涤剂和乳化液配方，替代其中的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盘-80。添加聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯的洗涤剂和乳化液性能优异，成本低廉，可大幅提高产品的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏产业中太阳能硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法。属于资源综合利用、化学合成及表面活性剂应用的

技术介绍
近年来光伏产业迅猛发展，2003-2009年期间，世界光伏太阳能电池市场需求量每年以大于45%的速度增长，欧盟公布的“2010年太阳能电池现况报告”指出，2009年全球太阳能电池的产量已达到11.5GW。从2007年起我国太阳能电池的年产量已连续4年排名全球第一，切割液是硅太阳能电池中硅晶片切割制作的必备辅材，太阳能电池产量的急增带动了其硅晶片切割液应用量的暴增，伴随着大量切割废浆的积聚而来。这些废浆的生成给资源造成了巨大浪费，给环境带来了严重污染。市场上的硅切割液多为聚乙二醇型，其废浆的成分主要是聚乙二醇、碳化硅和硅粉。目前有关硅切割废浆研究课题大都局限在对废浆各组分的分离、提纯等资源回收方面，而对回收组分的再利用研究相对较少。在硅晶片的切割过程中，切割液在多种物理、化学因素的联合作用下，其各成分的结构和性质必然发生某些不同程度上的变化，影响它们在各自传统应用领域里的再次利用。不难想象，这种“用途剩余”的资源必须越积越多，最终会成为企业发展的一大负担。如何为这些“用途剩余”资源寻找新的出路，是业内科研工作者所要解决的紧迫问题，近几年，山东科技大学对硅切割废浆中回收硅粉的再利用途径进行了研究，成功制备出白炭黑、硅胶以及δ-层状结晶二硅酸钠等，并申报国家专利技术专利200910204542.X。然而，同聚乙二醇相比，在硅切割液配方中作为分散剂碳化硅和切割废浆中生成硅粉的量都是极少的，事实上如何提高回收聚乙二醇的利用率才是重中之重。目前专利CN102093929已公开了一种太阳能PEG基回收切割液再利用重新制备切割液的方法，专利CN102060976也公开了一种利用太阳能硅片切割废液制备环氧增韧稀释剂的方法。但是，相对于国内数量庞大的回收聚乙二醇储量来讲，它的出路仍旧有限，回收聚乙二醇的这种集聚和释放平衡急需尽快打破，以为我国光伏产业的长期健康发展提高有力技术支持。研究表明，从硅切割废浆中回收聚乙二醇的分子量分布较宽，为200～400g/mol范围，由此推算其环氧乙烷加合数大致在4.5～9之间，适合于合成用于渗透、洗涤、乳化和润滑等领域的表面活性剂。聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯是工业上极为重要的两种非离子表面活性剂，前者低泡、对人体刺激小，去污力强，后者乳化、分散性能突出。聚乙二醇脂肪酸酯可以通过脂肪酸与环氧乙烷的乙氧基化法进行制备，也可通过脂肪酸与聚氧乙烯化物直接酯化进行合成，后者方法简单、易于操作。本专利技术采用直接酯化法，将硅切割废浆中回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯，并进一步将其应用于洗涤剂和乳化液配方，在提升产品性能的同时，又大大降低了配方成本，实现了真正意义上的变“废”为“宝”。本专利技术中回收聚乙二醇再利用方法的两个步骤相得益彰、互利共赢。将硅切割废浆中回收聚乙二醇合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯应用于洗涤剂和乳化液，及时延伸了回收聚乙二醇再利用化学合成方向的下游产业链，疏通并拓宽了回收聚乙二醇的消化渠道。本专利技术设计科学、技术可行、工艺合理，整个产业链运作可持续性强，符合科学发展观理念，为硅切割废浆回收聚乙二醇再利用开辟了一条的新途径，此举可进一步提升“废物”的资源化和无害化水平，具有重要的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术旨在为光伏产业中太阳能硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再次利用提供一种有效方法，即先通过酯化反应将回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯。具体步骤包括：a)在酯化釜中按醇酸摩尔比1.2:1加入回收聚乙二醇和脂肪酸及重量分数为0.3%的对甲苯磺酸，通入氮气及时移除反应生成的水。b)开启搅拌装置，对釜内物料进行加热，聚乙二醇月桂酸单酯合成时控制料温140～160℃连续反应2～4h；聚乙二醇油酸单酯合成时控制料温150～170℃连续反应3～5h。c)反应结束，加入活性炭对产物进行脱色、过滤，除去固体杂质即得目标产物。然后，进一步地将聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯分别应用于洗涤剂和乳化液配方，替代其中的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盘-80。添加聚乙二醇月桂酸单酯洗涤剂的去污力略有影响，但产品泡沫量大为降低，更易于洗后衣物或餐具的漂洗，节水节能。考虑到回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯的巨大成本优势，将其应用于洗涤剂配方潜力巨大。聚乙二醇油酸单酯的乳化性能基本达到司盘-80的水平，但成本远远低于司盘-80，将其应用于乳化液配方前景看好。直接酯化法合成聚乙二醇脂肪酸酯，产物将是由单酯和双酯组成的平衡混合物，二者的相对含量主要取决于反应物的摩尔比。若聚乙二醇摩尔数高，以单酯为主。反之，则以双酯为主。为得到单酯含量高的产品，本专利技术采用醇酸投料比为1.2:1。关于反应温度和时间的控制，温度过低、时间过短反应不彻底，产物酸值高；温度过高、时间过长副反应多，产物色泽差。本专利技术中聚乙二醇月桂酸单酯合成时控制料温为140～160℃，反应时间2～4h。本专利技术中的脂肪酸特征为直链的饱和或不饱和脂肪酸，具体为月桂酸和油酸。由于油酸碳链长度较月桂酸长，因此其酯化反应的温度要求相对较高，但时间上不宜过长以防油酸中不饱和化学键的氧化影响产品性能，本专利技术中聚乙二醇油酸单酯合成时控制料温为150～170℃，反应时间3～5h。本专利技术以对甲苯磺酸为催化剂，添加量为反应物重量的0.3%。对于聚乙二醇和脂肪酸的酯化反应，聚乙二醇在氧存在的情况下极易发生氧化，因此反应期间连续通入氮气以赶出酯化釜中的氧气。另外，通过不间断通入氮气也可及时移除反应生成的水，加速酯化反应的进行和使反应进行的更为彻底。反应结束，加入活性炭对产物进行脱色、过滤处理，即得目标产品。目前，市售硅晶片PEG基切割液所用聚乙二醇分子量一般为300-400g/mol范围。聚乙二醇属于非离子型聚合物，正常条件下非常稳定。在120℃或更高温度下能与氧发生氧化作用，但在切割液配方中都添加有抗氧化剂，故因氧化作用而变质的聚乙二醇量极少。在300℃时，聚乙二醇分子链会发生断裂而降解，所以从硅晶片切割废浆中回收的聚乙二醇，其分子量分布一般在200～400g/mol范围。聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯是工业上极为重要的两种非离子表面活性剂，具有很好的润湿、去污、分散和乳化性能。此外，由于回收聚乙二醇分子量分布较宽，由此聚乙二醇合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯在应用时不同分子量单酯之间协同增效作用明显，其较相应单一聚乙二醇合成产品在综合性能上表现更为突出。脂肪醇聚氧乙烯醚和司盘-80是洗涤剂和工业乳化液中常用的两种表面活性剂，二者在洗涤剂和乳化液领域里的消费量很大。本专利技术将回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯分别应用于洗涤剂和乳化液配方，替代其中的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盘-80。结果表明，替代后洗涤剂和乳化液的整体性能良好，配方成本大大降低，技术推广后必将能够大幅提高产品的市场竞争力。实施方式实施例1取回收聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅晶片切割废浆中回收聚乙二醇的再利用方法，即（1）通过酯化反应将回收的聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯；（2）将合成的聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯分别应用于洗涤剂和乳化液配方，替代其中的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盘-80。
2.根据权利要求1所述通过酯化反应将回收聚乙二醇合成聚乙二醇月桂酸单酯和聚乙二醇油酸单酯，具体步骤为：
a)在酯化釜中按醇酸摩尔比1.2:1加入回收聚乙二醇和脂肪酸及重量分数为0.3%的对甲苯磺酸，连续通入氮气及时移除反应生成的水；
b)开启搅拌装置，对釜内物料进行加热，聚乙二醇月桂酸单酯合成时控制料温140～160℃连续反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，王泽云，刘心建，李桂玲，高秀云，
申请(专利权)人：南风化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：