混合聚合物的热分离方法技术

本发明专利技术涉及分离技术的和生物的聚合物的方法，包括借助溶入压缩气体或提高温度以便生成两种液相。获得溶液形式高纯度分开的聚合物。完全的分离还可通过随后实施液相色谱法来达到，其中相应痕量组分不可逆地吸附在柱上，而另一种痕量组分则不被阻滞。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过液-液分离以及随后的液相色谱法来分离技术和生物聚合物的方法。聚合物的分离可涵盖1.一种类型聚合物按照分子量的分离2.不同类型聚合物与分子量无关的分离(例如聚苯乙烯与聚酯)聚合物，在本案例的情况下指技术聚合物，是化学工业的大宗产品，其产量在1990年已达约640万吨。生产的聚合物中绝大多数是热塑性塑料，换句话说，具有有限分子量的聚合物。热塑性塑料占到产量的约90％，可细分为11种不同的化学类型，例如，聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、共聚物等等。能否回收，取决于构成混合废物部分的不同类型物质是否能分离为各自的纯物质，因为混合的聚合物通常不能生产出高质量产品。回收可按照下列方法实施-热回收，换句话说，将混合废物燃烧以取出燃烧热。此种方法将聚合物转化为基本上不适用于进一步合成的二氧化碳和水。-分类回收。这种回收通常专门由加工厂实施，因为商业聚合物通常都是混合状态的。-机械分离。这种分离方法利用各种聚合物具有不同聚合物密度或不同润湿特性。它不适合由不同聚合物组成的中空或机械连接的零件或含有添加剂(柔软剂、阻燃剂或其他添加剂)的聚合物。-类型识别机械分离。该方法依靠识别聚合物类型并分拣出所识别零件的快速分析方法。此种方法不适合由不同聚合物组成的机械连接的零件。提到的所有这些分离方法的一个共同缺点是，它们不能使经常存在的添加剂和助剂起反应(例如利用紫外辐照)或者使分解的聚合物起反应。热分离方法也应考虑用于聚合物的分离。由于聚合物的蒸气压非常低，其蒸馏时将沉淀，因此萃取和吸附类方法应避免使用。当研究聚合物在溶剂中的溶解度时发现，它强烈依赖温度和聚合物分子量。附图说明图1清楚地说明了这种关系。图中示出了溶剂中聚合物含量(0～100％)与温度的关系。标出的两相边界1和2将整个混溶区域(4)与分成两个液相即一个富含溶剂、另一个富含聚合物的分层区域(3或5)分割开。普遍认为存在两个分层区域，一个在较低的温度(3)，而另一个在较高温度(5)。聚合物分子量的增加将导致两相分层区域的扩展，以致在极端情况下变成单一连接的两相区域(表玻璃图(Watch-glass diagram))。对于技术分离作业时，在较高温度进行分离特别令人感兴趣，因为当温度较低，再加上高聚合物含量(大于20Ma％聚合物)时，溶液的粘度非常高，致使传质和传热都非常困难，因而造成成本提高(高粘度技术)。两相区域5可通过压入气体而向较低温度移动，这对热不稳定聚合物特别有用。此种方法兼具有低粘度的优点和温度要求较低的优点。当采用压缩气体时一项额外的优点是，不同于液态沉淀剂(用它也可达到分离)，当降低压力时所压入的气体能够近似定量地从体系中去掉，从而不再需要诸如蒸馏之类的附加加工步骤。若研究两种聚合物在一共同溶剂中的情况，两个液相的分层将在总聚合物含量一旦达到5～10Ma％时便立即出现，即便这两种纯聚合物都完全可溶于所研究的溶剂中(例如参见)。图2利用三角形图解清楚地说明这些相互关系。三角形的各个顶角代表纯物质聚合物P1、聚合物P2和溶剂LM；而三角形各边则代表对应的二元子体系。三元体系聚合物P1/聚合物P2/溶剂LM的所有可能的浓度全部位于三角形面积内部。线条8将完全混溶区域(9)与分成(两个)液相的分层区域(10)分割开来。在区域10中，形成两相，它们主要包含诸聚合物之一，以及另外相应的可检出数量的另一聚合物。当总聚合物含量操作在30～50Ma％之间时，利用此种分层原理可能达到高纯度(大于99％)的聚合物分离。然而在实际实施中，这是行不通的，因为当这样做时，将获得二(或更多)相，每一相都具有高聚合物含量，以致粘稠到各相之间不可能实现机械分离。Nauman描述了一种利用特别选择的溶剂选择性溶解聚合物混合物的方法。该方法的缺点是它大量使用溶剂、选择性低以及对聚合物分子量过分敏感。另外，由于其溶液粘度高，聚合物的释放和分离仅获得部分成功。Nauman本人指出，该方法不适合由不同聚合物组成的复合材料。另外一种热分离方法是液相色谱法，通过控制能做到聚合物与分子量无关的分离。一种类型聚合物的分离是利用在移动与固定相之间的分配实现的。此种色谱法的设备由以下部分组成用于维持移动相流动的机器；待分离物质的进料装置；装固定相的柱；待分离聚合物的类型检测器。所描述的设备配置被用于分析的目的，并在某些情况下也用于工业分离。就此而论，柱材料、溶剂和洗脱剂必须选择得能保证“保留时间”对所有聚合物类型都是有限的，换句话说，要求任何类型皆不能不可逆地附着在柱上。该方法的局限性在于，需要采用非常稀的溶液来操作，因为几种聚合物在共同溶剂中适度的同时溶解也会造成同时的高粘度，从而影响到成本。本专利技术方法提供一种对现有技术方法的重要改良，改良之处在于，它采用一种两步液相分离法，其中两相中至多一相具有较高粘度。下面，为清楚起见就两种聚合物的情况描述本专利技术的基本原理，然而本专利技术也适用于更多种聚合物的情况。在最初的步骤中，聚合物P1和P2，按总聚合物含量1～50Ma％，优选5～20Ma％，溶解在适当溶剂中。通过选择压力和温度条件，并在该方法的一种变换方案中加入一种气体，达到如图2所示的分离。于是，生成两种液相(图2中的点6和7)，由于溶液中聚合物的总含量低，所以两种液相皆富含溶剂，因此二者粘度都低。在相6，或者恰当的话还有相7中，一种聚合物不断积累(相6中的聚合物P1；相7中的聚合物P2)，而另一种则以较低浓度存在。将相6和相7分离，然后这两种材料再分别进行第二步。在本专利技术方法的第二步中，正如这里针对材料6所示，发生如图3所示的进一步相分离，这是通过调节温度和压力，以及在该方法的一种变换方案中加入一种气体而实现的。借助在二元体系——聚合物P1-溶剂(LM)——中发生相分离，在三元体系中又诱导产生两相区域(13)。这样一来，便从点6出发生成了两相(图3中的点11和12)，其中之一(11)具有高粘度并且包含纯度高于聚合物P2的聚合物P1，而另一相(12)则主要由溶剂(LM)，另外还有较稀形式的聚合物P1和P2组成，因此具有较低粘度。关于这一点要知道，图3，为清楚起见完全是示意性的，而聚合物P1相对于P2能达到的纯度比图示的要大得多。相12的低粘度促进了两相彼此机械分离的顺利进行。在第三步中，当要求聚合物P1具有特别高纯度时该步骤尤其有用，相11被加入到液相色谱法中。于是，由于干扰聚合物P2含量很低，故该方法被设计成，让该组分不可逆地附着在柱上，而其他组分(P1)则通过该柱。在具体操作时，所描述的方法可按如下所述实施(图4)将待分离聚合物溶解在溶剂中，优选使其总重量分数介于5～25Ma％(装置A1)。在合适的温度和压力条件下，或加入压缩气体或者借助所有这三种因素的组合，产生二(或更多)个液相，其中每一个包含聚合物之一作为主要成分，还有少量其他聚合物。由于聚合物含量较低(5～25Ma％)，故混合物的粘度仍允许出现相分离(装置A2)。最后，在适当压力和温度条件下，同时也可能加入气体，诱导该均相物质发生另一次相分离，在此期间，除了一种富含溶剂、低粘度的相之外，还(从不含溶剂的聚合物中)产生一种含高纯度(95～99.99Ma％)聚合物的相(装置A3和A4)。富含溶剂的相包含少量的同一聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离技术或生物聚合物混合物的方法，其特征在于，ａ）该聚合物为技术或生物大分子，分子量大于１０００ｇ／ｍｏｌ但小于１０００ｋｇ／ｍｏｌ，并且至少部分可溶于至少一种适当溶剂中，ｂ）该混合物在熔融态不完全混溶，ｃ）将上述混合物溶解 在溶剂或溶剂混合物中，使得溶液含有１～５０Ｍａ％，优选５～２５Ｍａ％总聚合物，并形成至少两种液相，ｄ）该溶剂或溶剂混合物的大气压下的沸点介于３０℃～２５０℃，ｅ）当滗析该液相时，将形成若干均相级分，其中一种聚合物或一组化学上相似的聚 合物（目标聚合物）以提高的浓度存在，ｆ）均相级分接受能使纯目标聚合物与溶剂形成两种液相的压力和温度的处理，于是各级分分成至少两种相，其中第一相是含有更高纯度目标聚合物的富聚合物液相，其中第二相是贫聚合物液相，ｇ）分离出富聚合物相，并 提取出更高纯度的目标聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔弗冈阿尔特，加布莱勒萨多斯基，史蒂芬贝赫美，伯恩德邦格特，
申请(专利权)人：德国〃绿点〃双轨制公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]