一种化学回收法再生涤纶的鉴别方法技术

砌入聚酯大分子结构中有机杂质的含量分布差异是原生涤纶和化学回收法再生涤纶的鉴别依据。采用甲醇醇解法解聚化学回收法再生涤纶和原生涤纶，提取嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物；采用高效液相色谱法获取检测信号数据，选取苯甲酸甲酯对位取代物的检测信号数据；将检测信号数据合并为变量矩阵，并进行数据预处理，然后采用主成分分析法降维处理，提取2～6个主成分作为特征变量，将获得的特征变量作为输入变量，纤维的原生和再生属性作为目标变量，建立BP人工神经网络进行训练和仿真验证，待鉴别样品的预测值与化学回收法再生涤纶的属性预测值匹配时，鉴定为化学回收法再生涤纶。优点是：准确率高，方便、快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种化学回收法再生涤纶的鉴别方法
本专利技术涉及一种再生纺织材料的鉴别方法，特别涉及一种采用化学计量学方法鉴别化学回收法再生涤纶的方法。
技术介绍
涤纶，学名聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，是聚酯纤维的一个类别，英文缩写为PET纤维。它广泛应用于纺织领域，是目前世界上产量最大的纤维品种。原生涤纶是指以精对苯二甲酸和乙二醇为单体，经直接酯化连续缩聚或间歇缩聚合成聚酯后，通过直接纺丝或切片纺丝生产的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。再生涤纶根据加工方法可分为两类：物理回收法和化学回收法。物理回收法再生涤纶是指废旧的聚酯瓶经收集、分类、清洗、粉碎、净化、干燥等工序加工处理后直接熔融纺丝制成的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；或者是以回收的聚酯为原料，经熔融、造粒获得纤维级再生聚酯切片，然后经熔融纺丝制成的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。化学回收法再生涤纶是指通过适当的化学试剂将废弃聚酯在一定反应条件下解聚获得单体，重新合成聚酯后经纺丝制成的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。化学回收法可以将聚酯大分子解聚到单体分子水平，并在这一过程中去除染料、顏色、加工助剂等杂质，制成再生涤纶的品质可与利用石油原料直接制造的涤纶相媲美，而能源消耗量和二氧化碳排放量却大幅减少，可以实现废弃聚酯的完全循环利用，因此化学回收法再生涤纶有很好的发展前景。鉴于原生涤纶和再生涤纶在生产成本、交易价格、技术参数、国家给予的相应的税收政策等方面不同，一些不法商家故意混淆两类纤维，造成一些涤纶产品标注混乱，扰乱了市场秩序，所以非常有必要建立原生涤纶和再生涤纶的定性鉴别方法。化学回收法再生涤纶与原生涤纶在大分子单体组成上完全相同。化学回收法再生涤纶与原生涤纶的聚集态结构和纤维性能指标也没有本质不同。在CN201510565693.3“一种物理回收法再生涤纶的鉴别方法”中，本专利技术人已经根据纤维中的低聚物含量分布来识别原生涤纶和物理回收法再生涤纶，但此方法不能用来鉴别化学回收法再生涤纶与原生涤纶，因为测试结果显示化学回收法再生涤纶与原生涤纶中的低聚物含量分布是一致的。因此，原生涤纶和化学回收法再生涤纶的大分子单体组分、聚集态结构、纤维性能指标和低聚物含量分布均不能作为鉴别两者的依据。化学回收法再生涤纶和原生涤纶的本质区别在于：化学回收法再生涤纶所采用的二元酸(或酯)单体比原生涤纶所采用的二元酸(或酯)单体至少多了一次精制过程。尽管已实现工业化生产的化学回收法再生聚酯的工艺路线众多，但其共同点是化学解聚后的二元酸(或酯)单体均须在液相或气相体系中沉淀或重结晶或精馏，来达到分离、精制和提纯的目的。原生涤纶所采用的精对苯二甲酸单体是以对二甲苯为原料，经氧化、精制而制得，其中精制的目的是除去氧化中间产物和副反应产物。氧化中间产物主要包括对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛；副反应产物主要有苯甲酸及其衍生物、联苯衍生物、二苯甲酮衍生物、芴酮衍生物和蒽醌衍生物。对苯二甲酸中有机杂质种类很多，虽然含量极少，但对聚酯的聚合过程、特性粘度、分子量分布、流变性能、外观色泽和机械强度等有很大影响。对苯二甲酸精制方法以加氢精制为主，此外还有DMT精制法、溶剂结晶法等，但这些方法均不能完全除去所有的有机杂质。石油化工行业标准SH/T1612.1对精对苯二甲酸中的主要杂质对羧基苯甲醛和对甲基苯甲酸规定了上限，对羧基苯甲醛不能大于25mg/Kg，对甲基苯甲酸不能大于150mg/Kg。在聚酯的聚合反应过程中，这些有机杂质会砌入聚酯大分子结构中，其中单官能团的有机杂质会在聚酯大分子中以端基的形式存在，醛基有机杂质则可能发生副反应以碳碳双键等形式存在。化学回收法再生涤纶所采用的二元酸(或酯)单体由废弃聚酯降解所得，已实现工业化生产的聚酯降解方法有Smorgon和Oxid公司的水解法，有DuPont、EastmanKodak和Hoechst公司的甲醇解聚法，有Goodyear、DuPont、Hoechst公司的乙二醇解聚法，有帝人公司的乙二醇解聚和甲醇酯交换联合法。国内浙江佳人新材料有限公司引进的是帝人公司的工艺。解聚反应的主要产物之一是二元酸(或酯)单体，与此同时，原本砌入聚酯大分子结构中的有机杂质也被解聚出来。二元酸(或酯)单体中含有的杂质可分为三类：第一类是外来杂质和污染物；第二类是解聚反应的中间产物和副反应产物；第三类是解聚出来的原本砌入聚酯大分子结构中的有机杂质。因此必须对二元酸(或酯)单体进行精制。精制方法包括在溶剂体系中沉淀或重结晶或精馏，精制过程中除去外来杂质、污染物、中间产物和副反应产物，同时第三类解聚出来的原本砌入聚酯大分子结构中的有机杂质的含量分布也发生了变化。比如，对甲基苯端基被解聚出来后在精制过程中含量急剧减少，导致再次聚合后聚酯大分子的对甲基苯端基含量也随之减少。综上所述，通过检测化学回收法再生涤纶和原生涤纶中嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质分布，可实现化学回收法再生涤纶和原生涤纶的鉴别。
技术实现思路
针对现有技术中尚未有有效的鉴别化学回收法再生涤纶和原生涤纶的方法，本专利技术基于嵌入涤纶大分子中的微量有机杂质的高效液相色谱数据，采用化学计量学的方法，建立能够识别原生涤纶和化学回收法再生涤纶的BP人工神经网络，提供一种科学、准确、快速的化学回收法再生涤纶的鉴别方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的鉴别方法包括以下步骤：(1)采用甲醇醇解法解聚化学回收法再生涤纶和原生涤纶，提取嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物；(2)采用高效液相色谱法分析步骤(1)中得到的嵌入到聚酯大分子结构中微量有机杂质的醇解物，获取微量有机杂质醇解物的高效液相色谱检测信号数据，在有机杂质醇解物高效液相色谱检测信号数据中选取苯甲酸甲酯对位取代物的高效液相色谱检测信号数据；(3)把步骤(2)得到的苯甲酸甲酯对位取代物的高效液相色谱检测信号数据合并为变量矩阵，对获得的变量矩阵进行数据预处理，对预处理后的变量矩阵采用主成分分析法降维处理，在累计贡献率大于85％的主成分变量中提取2～6个主成分作为原生涤纶和化学回收法再生涤纶的特征变量，将获得的特征变量作为输入变量，纤维的原生属性和化学回收法再生属性作为目标变量，建立三层BP人工神经网络进行训练和仿真验证，当待鉴别样品的预测值与化学回收法再生涤纶的属性代码匹配时，鉴定为化学回收法再生涤纶。在本专利技术提供的化学回收法再生涤纶的鉴别方法中，提取嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物的甲醇醇解法包括以下步骤：(1)配制醋酸锌浓度为0.02mg/mL～0.04mg/mL的甲醇溶液作为酯交换液；(2)将涤纶纤维和酯交换溶液按照1g～1.5g∶30mL～50mL的质量体积比置于反应管中，密封后放入加热装置中，在215℃～225℃下反应2.5～3.5小时后取出反应管，冷却至室温后过滤，除去沉淀后的滤液中含有所提取的嵌入到聚酯大分子结构中的有机杂质的醇解物。在本专利技术提供的化学回收法再生涤纶的鉴别方法中，高效液相色谱分析过程中采用的色谱柱为C18，流动相1为甲醇，流动相2为10％甲醇∶90％水，固定相为C18，流速为1.0mL/min，柱温为30℃，进样量为10.0μL，检测器为DAD，检测波长为254nm。在本专利技术提供的化学回收法再生涤纶的鉴别方法中，苯甲酸甲酯对位取代物的高效液相色谱检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学回收法再生涤纶的鉴别方法，包括以下步骤：(1)采用甲醇醇解法解聚化学回收法再生涤纶和原生涤纶，提取嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物；(2)采用高效液相色谱法分析步骤(1)中得到的嵌入到聚酯大分子结构中微量有机杂质的醇解物，获取微量有机杂质醇解物的高效液相色谱检测信号数据，在有机杂质醇解物高效液相色谱检测信号数据中选取苯甲酸甲酯对位取代物的高效液相色谱检测信号数据；(3)把步骤(2)得到的苯甲酸甲酯对位取代物的高效液相色谱检测信号数据合并为变量矩阵，对获得的变量矩阵进行数据预处理，对预处理后的变量矩阵采用主成分分析法降维处理，在累计贡献率大于85％的主成分变量中提取2～6个主成分作为原生涤纶和化学回收法再生涤纶的特征变量，将获得的特征变量作为输入变量，纤维的原生属性和化学回收法再生属性作为目标变量，建立三层BP人工神经网络进行训练和仿真验证，当待鉴别样品的预测值与化学回收法再生涤纶的属性代码匹配时，鉴定为化学回收法再生涤纶。

【技术特征摘要】
1.一种化学回收法再生涤纶的鉴别方法，包括以下步骤：(1)采用甲醇醇解法解聚化学回收法再生涤纶和原生涤纶，提取嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物；(2)采用高效液相色谱法分析步骤(1)中得到的嵌入到聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物，获取微量有机杂质醇解物的高效液相色谱检测信号数据，在有机杂质醇解物高效液相色谱检测信号中选取包含对甲氧基苯甲酸甲酯、对甲氧甲基苯甲酸甲酯、对甲基苯甲酸甲酯、对甲酸苯甲酸甲酯、对甲酸乙二醇酯苯甲酸甲酯、对甲酸乙烯酯苯甲酸甲酯的检测信号数据；(3)把步骤(2)得到的高效液相色谱检测信号数据合并为变量矩阵，对获得的变量矩阵进行数据预处理，对预处理后的变量矩阵采用主成分分析法降维处理，在累计贡献率大于85％的主成分变量中提取2～6个主成分作为原生涤纶和化学回收法再生涤纶的特征变量，将获得的特征变量作为输入变量，纤维的原生属性和化学回收法再生属性作为目标变量，建立三层BP人工神经网络进行训练和仿真验证，当待鉴别样品的预测值与化学回收法再生涤纶的属性代码匹配时，鉴定为化学回收法再生涤纶。2.如权利要求1所述的化学回收法再生涤纶的鉴别方法，其特征在于所述的提取聚酯大分子结构中的微量有机杂质的醇解物的甲醇醇解法包括以下步骤：(1)配制醋酸锌浓度为0.02mg/mL～0.04mg/mL的甲醇溶液作为酯交换液；(2)将涤纶纤维和酯交换溶液按照1g～1.5g∶30mL～50mL的质量体积比置于反应管中，密封后放入加热装置中，在215℃～225℃下反应2.5～3.5小时后取出反应管，冷却至室温后过滤，除去沉淀后的滤液中含有所提取的嵌入到聚酯大分子结构中的有机杂质的醇解物。3.如权利要求1所述的化学回收法再...

【专利技术属性】
技术研发人员：申世红，徐逸群，刘慧杰，端小平，吴雅萍，陆秀琴，周祯德，付昌飞，李红杰，夏坚琴，
申请(专利权)人：上海纺织集团检测标准有限公司，上海市纺织工业技术监督所，中国化学纤维工业协会，
类型：发明
国别省市：上海;31