一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法技术

本发明专利技术涉及合成纤维材料领域，提供了一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，包括以下步骤：醇解：将回收的聚酯材料与EG投入醇解釜进行醇解，得到醇解物，聚酯材料与EG的重量比为1:1.0至2.0；酯交换反应：在过滤后的醇解物中加入甲醇，在催化剂作用下进行酯交换反应得到酯交换产物；提取：将所述酯交换产物降温析出DMT结晶，过滤得到DMT滤饼；纺丝：通过复合纺丝工艺制备石墨烯/聚酯纤维，表面处理：将所述石墨烯/聚酯纤维浸入碱溶液进行表面刻蚀，并在所述碱溶液中开启超声发生器促进石墨烯/聚酯纤维表面刻蚀，在石墨烯/聚酯纤维表面形成微小孔洞。本发明专利技术降低了聚酯回收的能耗，并提高了制备得到的石墨烯/聚酯纤维的性能。

A surface treatment method for polyester material recovery and ultrasonic treatment

The invention relates to the field of synthetic fiber material, providing a method for surface treatment of polyester material recycling and using ultrasound, including the following steps: alcoholysis: the recycled polyester material is alcoholysis with EG into the alcoholysis kettle, the alcohol solution is obtained, the weight ratio of the polyester material to EG is 1:1.0 to 2; the transesterification reaction: in the filter Methanol was added to the later alcohols, and ester exchange products were obtained by transesterification under the action of the catalyst. The products were extracted from the ester exchange product to precipitate DMT crystallization and filter to get DMT filter cake; spinning: the preparation of graphene / polyester fiber through a composite spinning process; the surface of the prepared graphene / polyester fiber was immersed in alkali. The solution is etched on the surface, and the ultrasonic generator is opened in the alkali solution to promote the etching of the graphene / polyester fiber surface, and a micro hole is formed on the surface of the graphene / polyester fiber. The invention reduces the energy consumption of polyester recovery and improves the properties of the prepared graphene / polyester fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法
本专利技术涉及合成纤维材料领域，特别是涉及一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法。
技术介绍
聚酯(聚对苯二甲酸二乙二醇酯、PET)是产量最大的合成纤维材料，广泛应用于纤维、纺织面料、服装、聚酯瓶、薄膜、片材等产品。基于环境意识的增强、资源节约及可持续性的需求，如何处理聚酯产品制造中产生的边角料以及聚酯产品使用后的废弃物成为亟待解决的问题，对废旧聚回收利用成为绿色纺织发展方向。目前对废旧聚酯的回收方法主要有物理法回收和化学法回收。物理回收方法较为简单、经济，但再生产品的性能差。化学回收的一个重要方向是将废旧聚酯用乙二醇(EG)醇解成对苯二甲酸双羟基酯(BHET)或低聚物，然后在甲醇中进行酯交换反应,生成对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇,通过提纯得到纯净DMT，用于聚酯生产的原料，而甲醇和乙二醇通过提纯、再循环用于反应系统中，从而实现废旧聚酯的循环利用。美国专利US6706843B1提出一种废旧聚酯回收制备DMT的方法，该专利用废聚酯重量0.5至20倍的EG在催化剂存在下、温度175至190℃醇解废聚酯，然后将醇解物蒸馏浓缩蒸出EG，使浓缩后醇解物中EG与废聚酯重量比为0.5至2。浓缩后的醇解物再与甲醇进行酯交换反应生成DMT，并精馏提纯制备纯净DMT。中国专利申请号TW095128537“自染过之聚酯纤维回收有用成分之方法”提供一种自废聚酯纤维回收制备DMT的方法，根据该专利，废聚酯重量4至10倍的EG在催化剂存在下、温度140至190℃醇解废聚酯，然后将醇解物蒸馏浓缩蒸出EG，使浓缩后醇解物中EG与废聚酯重量比为0.5至2。浓缩后的醇解物再与甲醇进行酯交换反应生成DMT，并精馏提纯制备纯净DMT。目前技术在废聚酯制备DMT过程中，醇解用EG量大，醇解后为很好的进行酯交换反应，需要蒸馏浓缩过程，需要能耗增加，同时需要浓缩设备。并且回收聚酯存在分子量较小、力学性能不如普通聚酯的特点，从而制约了回收聚酯的应用范围，如何提高回收聚酯或其纺丝品的物理性能也成为本领域中亟待解决的问题。
技术实现思路
为此，需要提供一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，用于解决现有回收聚酯能耗高，且物理性能差的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，包括以下步骤：醇解：将回收的聚酯材料与EG投入醇解釜进行醇解，得到醇解物，醇解的温度为180℃至200℃，回收的聚酯材料与EG的重量比为1:1.0至2.0；去杂：在130至180℃温度环境下使用过滤器对所述醇解物进行过滤，除去醇解物中的固体杂质；酯交换反应：在过滤后的醇解物中加入甲醇，在催化剂作用下进行酯交换反应得到酯交换产物，酯交换反应的温度为60至80℃、反应时间为1至3h；粗提：将所述酯交换产物降温析出DMT结晶，过滤得到DMT滤饼；精提：所述DMT滤饼经过精馏提纯得到纯净DMT；纺丝：通过复合纺丝工艺将所述纯净DMT制备成石墨烯/聚酯纤维；表面处理：将所述石墨烯/聚酯纤维浸入碱溶液进行表面刻蚀，并在所述碱溶液中开启超声发生器促进石墨烯/聚酯纤维表面刻蚀，在石墨烯/聚酯纤维表面形成微小孔洞。进一步的，在步骤纺丝中所述复合纺丝工艺制备石墨烯/聚酯纤维包括以下步骤：制备石墨烯母粒；将所述石墨烯母粒以及所述纯净DMT进行切片熔融或通过连续聚合制备纺丝熔体；将所述纺丝熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流；熔体细流冷却固化形成初生纤维；将初生纤维卷绕形成石墨烯/聚酯纤维。进一步的，在步骤表面处理中，所述石墨烯/聚酯纤维在表面刻蚀后，还包括浸入水或有机酸溶液进行清洗，以中和石墨烯/聚酯纤维表面的PH值。进一步的，所述有机酸为乙酸。进一步的，在醇解步骤中，回收的聚酯材料与EG的重量比为1:1.0至1.5，醇解过程使用碳酸钾、醋酸锌进行催化。进一步的，醇解过程所使用的所述催化剂的重量为聚酯材料的0.3至3.0％。进一步的，在步骤去杂中还包括：用EG洗涤过滤得到的固体杂质，洗涤后的EG回流至醇解釜循环使用。进一步的，在步骤酯交换反应中所使用的催化剂为氢氧化钠或碳酸钾，催化剂的用量为所述回收的聚酯材料重量的0.2至5.0％。区别于现有技术，上述技术方案通过优化醇解过程中EG用量，醇解完成后不需要蒸馏浓缩步骤，醇解物直接与甲醇进行酯交换反应，生产纯净DMT产品；在表面处理过程中碱液可对熔融纺丝机生产的复合纤维的表层水解，所述超声波振荡器可加速复合纤维表面水解，在表面形成微小孔洞，从而使复合纤维中的功能成分外露，有助于复合纤维中功能成分性能发挥。附图说明图1为具体实施方式所述聚酯材料回收过程使用的设备。附图标记说明：1：醇解釜；2：醇解釜搅拌器；3：精馏塔；4：塔顶冷凝器；5：EG储罐；6：醇解催化剂储罐；7：废聚酯料斗；8：螺杆挤出机；9：过滤器；10：醇解釜搅拌电机；11：螺杆挤出机速度控制器；12：EG计量泵；13：催化剂计量泵；14：醇解物熔融输送计量泵；15：转速调节器；16：熔体过滤器；17：醇解釜液位计；21：酯交换釜；22：酯交换釜搅拌器；23：精馏塔；24：塔顶冷凝器；25：甲醇储罐；26：酯交换催化剂储罐；27：酯交换釜电机；28：甲醇计量泵；29：酯交换催化剂计量泵；30：酯交换釜液位计；31：粗DMT中间储罐；32：搅拌器；33：搅拌电机；34：过滤器；35：调节阀；36：调节阀；37：醇解釜加热套；38：酯交换釜外加热套；39：降温水套；具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。名称解释：DMT：苯二甲酸二甲酯；EG：乙二醇；实施例一一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法。本聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法包括以下步骤：醇解：100g废旧聚酯、180gEG、2.7g碳酸钾投入醇解釜，用氮气置换空气，加热升温到温度200℃，醇解3.0hr。去杂：上述醇解物降温到170℃，通过100目过滤器过滤除去固态杂质。固体杂质用170℃的热EG90g洗涤，洗涤的EG返回醇解釜进行下一批废聚酯醇解。酯交换反应：上述醇解物加入甲醇180g，碳酸钾2.7g，保持温度75℃、反应时间1.0hr。粗提：上述酯交换产物降温到40℃，DMT结晶析出。通过真空抽滤，得到粗DMT滤饼，粗DMT用甲醇洗涤，得到DMT滤饼。精提：DMT滤饼在6.65Kpa真空、温度200℃经过短流程精馏系统提纯得到纯净DMT量77g，纯度95.3％。在不同实施例中，修改EG与聚酯的重量比，重复以上聚酯材料回收步骤，得到的数据结果如下表所示：通过优化醇解过程中EG用量，醇解完成后不需要蒸馏浓缩步骤，醇解物直接与甲醇进行酯交换反应，生产纯净DMT产品。纺丝：将所述纯净DMT通过复合纺丝工艺制备石墨烯/聚酯纤维。所述复合纺丝工艺制备石墨烯/聚酯纤维包括以下步骤：第一步制备石墨烯母粒，所述石墨烯中石墨烯与回收聚酯(纯净DMT)的重量比为0.01％至30％；第二部通过熔融纺丝生产出石墨烯/聚酯纤维，熔融纺丝包括以下步骤：①制备纺丝熔体，所述石墨烯母粒以及所述纯净DMT切片进行熔融制备纺丝熔体；②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流；③熔体细流冷却固化形成初生纤维；④初生纤维上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：醇解：将回收的聚酯材料与EG投入醇解釜进行醇解，得到醇解物，醇解的温度为180℃至200℃，回收的聚酯材料与EG的重量比为1:1.0至2.0；去杂：在130至180℃温度环境下使用过滤器对所述醇解物进行过滤，除去醇解物中的固体杂质；酯交换反应：在过滤后的醇解物中加入甲醇，在催化剂作用下进行酯交换反应得到酯交换产物，酯交换反应的温度为60至80℃、反应时间为1至3h；粗提：将所述酯交换产物降温析出DMT结晶，过滤得到DMT滤饼；精提：所述DMT滤饼经过精馏提纯得到纯净DMT；纺丝：通过复合纺丝工艺将所述纯净DMT制备成石墨烯/聚酯纤维；表面处理：将所述石墨烯/聚酯纤维浸入碱溶液进行表面刻蚀，并在所述碱溶液中开启超声发生器促进石墨烯/聚酯纤维表面刻蚀，在石墨烯/聚酯纤维表面形成微小孔洞。

【技术特征摘要】
1.一种聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：醇解：将回收的聚酯材料与EG投入醇解釜进行醇解，得到醇解物，醇解的温度为180℃至200℃，回收的聚酯材料与EG的重量比为1:1.0至2.0；去杂：在130至180℃温度环境下使用过滤器对所述醇解物进行过滤，除去醇解物中的固体杂质；酯交换反应：在过滤后的醇解物中加入甲醇，在催化剂作用下进行酯交换反应得到酯交换产物，酯交换反应的温度为60至80℃、反应时间为1至3h；粗提：将所述酯交换产物降温析出DMT结晶，过滤得到DMT滤饼；精提：所述DMT滤饼经过精馏提纯得到纯净DMT；纺丝：通过复合纺丝工艺将所述纯净DMT制备成石墨烯/聚酯纤维；表面处理：将所述石墨烯/聚酯纤维浸入碱溶液进行表面刻蚀，并在所述碱溶液中开启超声发生器促进石墨烯/聚酯纤维表面刻蚀，在石墨烯/聚酯纤维表面形成微小孔洞。2.根据权利要求1所述的聚酯材料回收及利用超声进行表面处理方法，其特征在于，在步骤纺丝中所述复合纺丝工艺制备石墨烯/聚酯纤维包括以下步骤：制备石墨烯母粒；将所述石墨烯母粒以及所述纯净DMT切片进行熔融制备纺丝熔体；将所述纺丝熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细...

【专利技术属性】
技术研发人员：方华玉，王国德，杨元坤，托马斯·沃尔特施密特，朱恩斌，李天源，杨元荣，鲍领翔，徐明辉，
申请(专利权)人：福建荔枝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35