一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法技术

本发明专利技术涉及聚合物加工技术领域，提供了一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，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，聚酯材料与EG的重量比为1:1.0‑2.0；去杂：使用过滤器对所述醇解物进行过滤；交换反应：在过滤后的醇解物中加入甲醇进行酯交换反应得到酯交换产物；提取DM；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；机械刻蚀：在制备得到的石墨烯/聚酯纤维的表面刻蚀出细孔洞。本发明专利技术可降低聚酯回收能耗，且可使更多的功能成分暴露于石墨烯/聚酯纤维表面，有利于石墨烯/聚酯纤维中功能成分发挥其性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法
本专利技术涉及聚合物加工
，特别是涉及一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法。
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0.5-20倍的EG在催化剂存在下、温度175-190℃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0.5-2。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4-10倍的EG在催化剂存在下、温度140-190℃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0.5-2。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，需要提供一种废旧聚酯材料回收利用方法，用于解决现有技术中废旧聚酯材料回收能耗高，且制成的纤维物理性能差的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，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℃-200℃，聚酯材料与EG的重量比为1:1.0-2.0；去杂：在130-180℃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；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60-80℃、反应时间为1-3h；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；机械刻蚀：牵引所述石墨烯/聚酯纤维经过机械刻蚀装置，机械刻蚀装置的表面密布有细钩，通过所述细钩刺入并刮伤所述石墨烯/聚酯纤维的表面，在石墨烯/聚酯纤维表面形成均匀分布的细孔洞。进一步的，所述机械刻蚀装置包括一对传输辊，传输辊之间具有石墨烯/聚酯纤维通过通道，至少一传输辊的表面设置有所述细钩。进一步的，所述机械刻蚀装置包括一罗拉，所述罗拉的表面设置有所述细钩。进一步的，所述机械刻蚀装置包括面板和喷气加压装置，所述面板的表面设置有所述细钩，喷气加压装置与所述面板相对设置，用于将石墨烯/聚酯纤维吹向所述面板。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，其中，石墨烯与DMT的重量比为0.01％-30％；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，在醇解步骤中，回收的聚酯材料与EG的重量比为1:1.0-1.5，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0.3-3.0％。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0.2-5.0％。区别于现有技术，上述技术方案上述技术方案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，降低了聚酯回收能耗；并且通过机械刻蚀可在纤维表面形成很多棱型及细小空隙，使更多的功能成分暴露于石墨烯/聚酯纤维表面，有利于石墨烯/聚酯纤维中功能成分发挥其性能。附图说明图1为具体实施方式所述复合纺丝以及机械刻蚀所实用的设备。图2为具体实施方式所述刮盘的结构示意图。附图标记说明：1、熔融纺丝机；11、螺杆挤出机；12、纺丝箱；13、喷丝头；14、甬道；15、复合纤维；16、排热装置；17、上油轮；111、料斗；18、卷绕筒；19、牵引辊；2、刻蚀装置；21、刮盘22、刮刀；23、压盘；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。名词解释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表面机械刻蚀方法，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。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％-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初生纤维上油和卷绕，形成石墨烯/聚酯纤维。优选的，在纺丝液中可以添加一些扩链剂，如环氧树脂，以提高分子量和纺丝的力学性能。制成的纤维强度高，经测试研究该纤维具有高阻燃性、永久抗菌性、抗静电性等多种功能性，可应用于要求高强、功能性的纺织面料领域。机械刻蚀：牵引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，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℃‑200℃，聚酯材料与EG的重量比为1:1.0‑2.0；去杂：在130‑180℃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；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60‑80℃、反应时间为1‑3h；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；机械刻蚀：牵引所述石墨烯/聚酯纤维经过机械刻蚀装置，机械刻蚀装置的表面密布有细钩，通过所述细钩刺入并刮伤所述石墨烯/聚酯纤维的表面，在石墨烯/聚酯纤维表面形成均匀分布的细孔洞。

【技术特征摘要】
1.一种聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，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℃-200℃，聚酯材料与EG的重量比为1:1.0-2.0；去杂：在130-180℃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；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60-80℃、反应时间为1-3h；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；机械刻蚀：牵引所述石墨烯/聚酯纤维经过机械刻蚀装置，机械刻蚀装置的表面密布有细钩，通过所述细钩刺入并刮伤所述石墨烯/聚酯纤维的表面，在石墨烯/聚酯纤维表面形成均匀分布的细孔洞。2.根据权利要求1所述的聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，其特征在于，所述机械刻蚀装置包括一对压盘与刮盘，压盘与刮盘之间具有石墨烯/聚酯纤维通过通道，刮盘表面设置有所述细钩。3.根据权利要求1所述的聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，其特征在于，所述机械刻蚀装置包括一罗拉，所述罗拉的表面设置有所述细钩。4.根据权利要求1所述的聚酯材料回收及表面机械刻蚀方法，其特...

【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