用于从再生产品中分离和纯化聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于分离和纯化再生产品(rP)的聚合物的方法。使rP在高温和高压下与提取溶剂接触以产生经提取的rP(erP)。使溶剂在足以溶解第一聚合物的条件下接触erP以产生溶液，通过使该溶液与固体介质接触而在高温和高压下纯化该溶液以产生纯化的第一聚合物的溶液。然后从纯化的溶液中分离纯化的聚合物，并且重复方法步骤直至所有聚合物被分离和纯化。

A Method for Separating and Purifying Polymers from Recycled Products

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从再生产品中分离和纯化聚合物的方法
本专利技术整体涉及使用加热和加压的溶剂以及固体介质从再生产品(rP)中分离和纯化聚合物的方法。更具体地，分离和纯化的聚合物是无色或透明无气味且原生态的聚合物。再生膜(rF)和再生吸收性卫生产品(rAHP)是rP的示例，其含有至少两种聚合物并且可为消费用后产品和/或工业用后产品。该方法特别可用于从rAHP中分离和纯化粘合剂(ADH)、热塑性弹性体(TPE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯、纤维素和聚(丙烯酸)(PAA)。
技术介绍
聚合物，尤其是合成塑料，由于其生产成本相对较低并且材料特性平衡良好而在日常生活中无处不在。合成塑料广泛用于各种应用，诸如包装、机动车部件、医疗装置和消费品中。为了满足这些应用的高要求，全球每年生产数百亿磅合成塑料。绝大多数合成塑料是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。此外，由化石资源制造合成塑料产生CO2作为副产品，这是一种强效温室气体。因此合成塑料的普遍使用导致每年产生数百万吨的塑料废物。虽然大多数塑料废物经由城市固体废物计划进行填埋，但大部分塑料废物在环境中被发现作为乱杂物，这是不雅观的并且可能对生态系统有害。塑料废物经常被冲入河流系统并且最终出海。塑料再循环利用已经成为缓解与广泛使用塑料相关联的问题的一个解决方案。回收和再利用塑料将废物从废物填埋场转移并且减少对由化石资源制成的原生塑料的需求，从而减少温室气体排放。在发达地区，诸如美国和欧盟，由于消费者、企业和工业制造业的认知度提高，因此塑料再循环利用率正在上升。包括塑料在内的大多数再循环利用的材料被混合成单一流，其由物料回收设施(MRF)收集和加工。在MRF，材料被分类、洗涤并且包装以用于再售。塑料可分为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)，或者其它普通塑料的混合流，诸如PP、低密度聚乙烯(LDPE)、聚(氯乙烯)(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可将单一流或混合流进一步分类、洗涤并再加工成适用于塑料加工(例如吹塑和注塑)中再利用的粒料。尽管再循环利用的塑料被分类成主要均一流，并且用水溶液和/或苛性碱溶液洗涤，但最终的再加工粒料通常仍被保持不想要的废杂质诸如变质的食物残渣和残余香料组分高度污染。此外，由于通常用于使塑料制品着色的染料和颜料的混合物，因此除了来自再循环利用的饮料容器的那些之外的再循环利用的塑料粒料都是深色的。虽然存在一些对颜色和污染不敏感的应用(例如黑色塑料涂料容器和隐藏的机动车部件)，但大多数应用要求无色粒料。对高品质的“原生态”再循环利用的树脂的需求对于食品和药物接触应用(诸如食品包装)尤其重要。除了被杂质和混合着色剂污染之外，许多再循环利用的树脂产品在化学组成上通常是异质的，并且可能含有大量的聚合物污染物，诸如再循环利用的PP中的PE污染物和再循环利用的PE中的PP污染物。机械再循环利用也被称为二次再循环利用，是将再循环利用的塑料废物转化为可再利用的形式以用于后续制造的方法。机械再循环利用和其它塑料回收方法的更详细综述呈现于S.M.Al-Salem,P.Lettieri,J.Baeyens,“Recyclingandrecoveryroutesofplasticsolidwaste(PSW):Areview”,WasteManagement,Volume29,Issue10,October2009,Pages2625-2643,ISSN0956-053X(S.M.Al-Salem、P.Lettieri、J.Baeyens，“塑料固体废物的再循环利用和回收途径：综述”，《废物管理》，第29卷，第10期，2009年10月，第2625-2643页，ISSN0956-053X)中。尽管机械再循环利用技术的进步已经在一定程度上改善了再循环利用的聚合物的质量，但是机械净化方法仍存在基础限制，诸如聚合物基质内颜料的物理截留。因此，即使随着机械再循环利用技术的改善，目前可用的再循环利用的塑料废物中的深色和高水平的化学污染也防止塑料工业广泛使用再循环利用的树脂。为了克服机械再循环利用的基础限制，已经开发了许多方法以经由化学方法来纯化受污染的聚合物或化学再循环利用。这些方法大多使用溶剂来净化和纯化聚合物。使用溶剂使得能够提取杂质和溶解聚合物，这进一步实现了另选的分离技术。例如，美国专利7,935,736描述了一种用于在清洁之前使用溶剂以溶解聚酯而从含聚酯的废物中再循环利用聚酯的方法。‘736专利还描述了使用沉淀剂从溶剂中回收聚酯的需要。在另一个示例中，美国专利6,555,588描述了一种由包含其它聚合物的塑料混合物生产聚丙烯共混物的方法。‘588专利描述了在低于聚合物在选定溶剂诸如己烷中的溶解温度的温度下，在特定的停留时间段内从聚合物中提取污染物。‘588专利还描述了在过滤之前提高溶剂(或第二溶剂)的温度以溶解聚合物。‘588专利还描述了使用剪切或流动来从溶液中沉淀PP。‘588专利中描述的PP共混物含有至多5.6重量％的PE污染物。在另一个示例中，欧洲专利申请849,312(由德文翻译成英文)描述了一种从含聚烯烃的塑料混合物或含聚烯烃的废物中获得纯化的聚烯烃的方法。‘312专利申请描述了在介于90℃和烃溶剂沸点之间的温度下，用沸点高于90℃的汽油燃料或柴油燃料的烃部分提取聚烯烃混合物或废物。‘312专利申请还描述了使热聚烯烃溶液与漂白粘土和/或活性炭接触以从溶液中除去外来组分。‘312专利还描述了将溶液冷却至低于70℃的温度以使聚烯烃结晶，并且然后通过将聚烯烃加热到高于聚烯烃的熔点，或者在真空中蒸发粘附溶剂或使气流通过聚烯烃沉淀，和/或用沸点低于聚烯烃的熔点的醇或酮提取溶剂来除去粘附溶剂。在另一个示例中，美国专利5,198,471描述了一种用于在第一较低温度下使用溶剂从含有多种聚合物的物理混合的固体混合物(例如废塑料)中分离聚合物以形成第一单相溶液和剩余固体组分的方法。‘471专利还描述了将溶剂加热到更高的温度以溶解在第一较低温度下不溶解的附加聚合物。‘471专利描述了不溶性聚合物组分的过滤。在另一个示例中，美国专利5,233,021描述了一种通过将每种组分在适当的温度和压力下溶解于超临界流体中来从多组分结构(例如废地毯)中提取纯聚合物组分并且然后改变温度和/或压力来依次提取特定组分的方法。然而，与‘471专利类似，‘021专利仅描述了未溶解组分的过滤。在另一个示例中，美国专利5,739,270描述了使用共溶剂和工作流体来连续分离塑料的聚合物组分与塑料的污染物和其它组分的方法和设备。共溶剂至少部分地溶解聚合物，并且第二流体(即处于液态、临界或超临界状态)溶解来自聚合物的组分，并沉淀来自共溶剂的溶解的聚合物中的一些。‘270专利还描述了过滤热塑性共溶剂(具有或没有工作流体)以除去颗粒污染物(诸如玻璃颗粒)的步骤。如上所述，已知的用于纯化受污染的聚合物的基于溶剂的方法不产生“原生态”聚合物。在先前的方法中，常常发生其它聚合物的共溶解并因此交叉污染。如果使用吸附剂，通常采用过滤和/或离心步骤来从溶液中除去所使用的吸附剂。此外，除去溶剂的分离过程诸如加热、真空蒸发和/或使用沉淀化学品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从再生产品(rP)中分离和纯化聚合物的方法，其中所述rP包含聚合物和污染物；所述聚合物包含基体聚合物、与所述聚合物相关联的颗粒添加剂以及与所述聚合物相关联的可提取物质；并且与每种聚合物相关联的所述颗粒添加剂以一定浓度分散于所述基体聚合物中；其中所述方法包括：a.获得所述rP；其中所述rP选自消费用后产品、工业用后产品、以及它们的组合；b.在大于约100℃的温度和大于约150psig(1MPa)的压力下用提取溶剂提取所述rP；其中所述提取溶剂具有小于约70℃的标准沸点；由此产生经提取的rP(erP)；并且其中所述可提取物质在所述erP中具有低于所述可提取物质在所述rP中的所述浓度的浓度；c.通过在足以使得所述第一可溶性基体聚合物溶解于溶解步骤溶剂中的温度范围和压力范围下使所述erP与所述溶解步骤溶剂接触，将所述rP的第一可溶性基体聚合物溶解；由此产生初始悬浮液；其中所述初始悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂以及所有剩余聚合物的域在第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；并且其中所述第一可溶性基体聚合物具有低于剩余可溶性基体聚合物的溶解范围的溶解范围；d.在足以产生沉降的颗粒添加剂的聚集体和所有剩余聚合物的所述域、以及中间悬浮液的温度范围和压力范围下，使所述初始悬浮液沉降；其中沉降的颗粒添加剂的所述聚集体包含与所述第一可溶性聚合物相关联的颗粒添加剂；并且其中所述中间悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的未沉降的颗粒添加剂在所述第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；e.在足以产生最终悬浮液的温度范围和压力范围下用固体介质纯化所述中间悬浮液；其中与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂的级分被所述固体介质保留下来；并且其中所述最终悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的未保留的颗粒添加剂在所述第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；f.在足以产生分离和纯化的第一可溶性聚合物的温度范围和压力范围下，从所述最终悬浮液中分离所述溶解步骤溶剂；并且其中所述分离和纯化的第一可溶性聚合物包含所述第一可溶性基体聚合物以及以一定浓度分散于所述分离和纯化的第一可溶性聚合物中的与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂，所述浓度低于与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂在所述rP的所述第一可溶性聚合物中的所述浓度；以及g.由先前重复步骤b至f，用沉降的颗粒添加剂的每个聚集体以及所有剩余聚合物的所述域来重复步骤b(提取步骤)、c(溶解步骤)、d(沉降步骤)、e(纯化步骤)和f(分离步骤)，以从所述第二可溶性聚合物进行至附加的可溶性聚合物单独地并按顺序经由提取、溶解、沉降、纯化和分离所述可溶性基体聚合物来产生分离和纯化的可溶性聚合物，所述顺序从具有最低溶解范围的所述可溶性基体聚合物进行到具有最高溶解范围的所述可溶性基体聚合物，直至以其分离和纯化形式产生来自所述rP的每种独立可溶性聚合物并且产生沉降的颗粒添加剂的最终聚集体和所有不可溶性基体聚合物的所述域；其中所述聚合物选自可溶性聚合物、不可溶性聚合物、以及它们的混合物；其中所述污染物包含与所述污染物相关联的颗粒物以及与所述污染物相关联的可提取物质；其中所述rP中的所述可提取物质包含与所述聚合物相关联的所述可提取物质以及与所述污染物相关联的所述可提取物质；并且其中所述rP中的所述可提取物质以一定浓度处于所述rP中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 US 62/436,5101.一种用于从再生产品(rP)中分离和纯化聚合物的方法，其中所述rP包含聚合物和污染物；所述聚合物包含基体聚合物、与所述聚合物相关联的颗粒添加剂以及与所述聚合物相关联的可提取物质；并且与每种聚合物相关联的所述颗粒添加剂以一定浓度分散于所述基体聚合物中；其中所述方法包括：a.获得所述rP；其中所述rP选自消费用后产品、工业用后产品、以及它们的组合；b.在大于约100℃的温度和大于约150psig(1MPa)的压力下用提取溶剂提取所述rP；其中所述提取溶剂具有小于约70℃的标准沸点；由此产生经提取的rP(erP)；并且其中所述可提取物质在所述erP中具有低于所述可提取物质在所述rP中的所述浓度的浓度；c.通过在足以使得所述第一可溶性基体聚合物溶解于溶解步骤溶剂中的温度范围和压力范围下使所述erP与所述溶解步骤溶剂接触，将所述rP的第一可溶性基体聚合物溶解；由此产生初始悬浮液；其中所述初始悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂以及所有剩余聚合物的域在第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；并且其中所述第一可溶性基体聚合物具有低于剩余可溶性基体聚合物的溶解范围的溶解范围；d.在足以产生沉降的颗粒添加剂的聚集体和所有剩余聚合物的所述域、以及中间悬浮液的温度范围和压力范围下，使所述初始悬浮液沉降；其中沉降的颗粒添加剂的所述聚集体包含与所述第一可溶性聚合物相关联的颗粒添加剂；并且其中所述中间悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的未沉降的颗粒添加剂在所述第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；e.在足以产生最终悬浮液的温度范围和压力范围下用固体介质纯化所述中间悬浮液；其中与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂的级分被所述固体介质保留下来；并且其中所述最终悬浮液包括与所述第一可溶性聚合物相关联的未保留的颗粒添加剂在所述第一可溶性基体聚合物溶液中的悬浮液；f.在足以产生分离和纯化的第一可溶性聚合物的温度范围和压力范围下，从所述最终悬浮液中分离所述溶解步骤溶剂；并且其中所述分离和纯化的第一可溶性聚合物包含所述第一可溶性基体聚合物以及以一定浓度分散于所述分离和纯化的第一可溶性聚合物中的与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂，所述浓度低于与所述第一可溶性聚合物相关联的所述颗粒添加剂在所述rP的所述第一可溶性聚合物中的所述浓度；以及g.由先前重复步骤b至f，用沉降的颗粒添加剂的每个聚集体以及所有剩余聚合物的所述域来重复步骤b(提取步骤)、c(溶解步骤)、d(沉降步骤)、e(纯化步骤)和f(分离步骤)，以从所述第二可溶性聚合物进行至附加的可溶性聚合物单独地并按顺序经由提取、溶解、沉降、纯化和分离所述可溶性基体聚合物来产生分离和纯化的可溶性聚合物，所述顺序从具有最低溶解范围的所述可溶性基体聚合物进行到具有最高溶解范围的所述可溶性基体聚合物，直至以其分离和纯化形式产生来自所述rP的每种独立可溶性聚合物并且产生沉降的颗粒添加剂的最终聚集体和所有不可溶性基体聚合物的所述域；其中所述聚合物选自可溶性聚合物、不可溶性聚合物、以及它们的混合物；其中所述污染物包含与所述污染物相关联的颗粒物以及与所述污染物相关联的可提取物质；其中所述rP中的所述可提取物质包含与所述聚合物相关联的所述可提取物质以及与所述污染物相关联的所述可提取物质；并且其中所述rP中的所述可提取物质以一定浓度处于所述rP中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述rP是再生膜(rF)。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述rF包含至少2种聚合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述rP是再生吸收性卫生产品(rAHP)。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法包括：a.获得rAHP；其中所述rAHP选自消费用后产品、工业用后产品、以及它们的组合；b.在大于约100℃的温度和大于约150psig(1MPa)的压力下用提取溶剂提取所述rAHP；其中所述提取溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·蒙克里夫·莱曼，迪米特里斯·伊奥安尼斯·科利亚斯，汉斯·肖内曼，卡拉·威廉姆斯，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US