基于热塑性聚合物基体的复合材料联合再循环方法技术

本发明专利技术涉及一种用于使待再循环的第一制品(10)再循环的方法(100)，该待再循环的第一制品包含基于纤维增强材和热塑性聚合物，优选(甲基)丙烯酸类聚合物基体的复合材料，其特征在于，所述再循环方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于热塑性聚合物基体的复合材料联合再循环方法
[0001][
]本专利技术总体上涉及由基于热塑性聚合物基体的复合材料制成的制品的再循环，并且具体地涉及用于使由基于纤维增强材和热塑性聚合物基体(特别地如(甲基)丙烯酸类热塑性聚合物)的复合材料制成的制品再循环的方法。本专利技术还涉及一种可以实施这样方法的用于使由复合材料制成的制品再循环的系统。
[0002]本专利技术可用于面临使以下物种再循环问题的工业部门：具有热塑性聚合物基体，特别是(甲基)丙烯酸类热塑性聚合物基体，消费后产品例如报废产品，或工业废物例如缺陷产品或塑料加工操作产生的剩料。
[0003][现有技术]复合材料广泛应用于不同工业部门中：交通(机动车辆、铁路)、运动休闲、健康、风力发电、航海或航空部门。这些复合材料(也缩写为“composites”)是至少两种相互不混溶的材料的宏观组合。通常，复合材料由一方面形成连续相的聚合物基体，另一方面通常为纤维增强材的增强材料(或增强体)组成。还存在由聚合物基体和矿物填料组成的复合材料，矿物填料例如石英、大理石、二氧化硅、氢氧化铝或二氧化钛。任选地，复合材料还包含添加剂。此外，这些材料还经常与其它元件(例如金属嵌件、木材或泡沫)结合，以制造用于各种行业的制品。在向循环经济过渡以有效利用资源和减少产品在其整个生命周期中对环境的影响的背景下，它们的再循环利用是一项重大挑战。
[0004]包括基于聚合物基体或聚合物复合材料的复合材料的制品的再循环可以根据几种方法进行。这些方法通常涉及聚合物的热降解，即聚合物温度的升高导致聚合物的机械和物理性能丧失，随后发生解聚。
[0005]热解是已知的，它是一种热过程，包括将待处理的制品放置在合适的室中，然后加热该室，从而将热量传递给制品。热解温度通常在400℃和1300℃之间，以使聚合物基体能够化学分解。制品的热解导致形成气体、油性残余物和固体残余物，包括复合材料的增强材、无机填料和碳质固体。热解后获得的气体可增值用于制造新的聚合物制品，热解后获得的固体残余物可增值用于制造其它产品，如绝缘材料。这种再循环方法通常具有平庸的单体(例如甲基丙烯酸甲酯)产率。事实上，从文献中众所周知，复合材料在热解过程中会导致形成比纯聚合物更多的残余物和导致更差的单体产率。
[0006]还已知流化床方法，其中流化床可以是例如硅砂床。在这种方法中，包含复合材料的制品通常被预先研磨并被放置在包含流化床的流化床反应器中。使用在通常高于400℃的温度下加热的气流进行流化。在该床中，基体被快速加热和气化，从而从基体中清除增强材。然后将一部分增强材在气流中从该床带出到第二燃烧室。另一部分与构成流化床的固体一起夹带，并被带入容器中，在那里将固体重新加热，碳质残余物在返回流化床反应器中之前燃烧。如同对于热解，该方法并非被设计为优化单体的产率。
[0007]特别地，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)是一种成熟的热塑性聚合物，并以其光学性质而闻名。例如，以Altuglas
®
名义出售的PMMA每年在欧洲生产约30万吨。虽然PMMA可以通过热解聚转化为单体，但在欧洲每年仅收集约30000吨PMMA废物进行再循环利用。此外，在
很大程度上，目前在欧洲的PMMA的再循环基于铅工艺(熔铅床)，其不允许再处理劣质PMMA(例如呈复合材料或高添加剂形式)因为这些劣质品级导致形成大量残余物并导致低单体收率。
[0008]看起来，用于包含复合材料的制品的已知再循环方法包括各种加热步骤，这些步骤不允许，特别是在纤维复合材料存在时，以高产率形成单体。
[0009]因此，从能量和环境的角度来看，希望提供一种再循环方法，该方法允许提高在基于热塑性聚合物基体(例如(甲基)丙烯酸)的纤维复合材料的再循环期间的单体形成产率。
[0010][技术问题]本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷。本专利技术特别地目的在于提出一种用于使由基于纤维增强材的复合材料制成的制品的组成聚合物解聚的简单且有效的解决方案。
[0011][专利技术简述]为此，本专利技术涉及一种用于待再循环的第一制品的再循环方法，该制品包含基于纤维增强材和热塑性聚合物基体(优选(甲基)丙烯酸)的复合材料，其特征在于所述再循环方法包括以下步骤：
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将待再循环的第一制品引入适合使热塑性聚合物再循环的系统中，
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将待再循环的第二制品引入适合使热塑性聚合物再循环的系统中，该制品包含热塑性聚合物树脂、优选(甲基)丙烯酸类聚合物，并且不包含任何纤维增强材，
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在所述适合使热塑性聚合物再循环的系统中，在给定温度下加热待再循环的制品，以解聚热塑性聚合物，优选(甲基)丙烯酸类聚合物，并形成所述热塑性聚合物的基础单体，和
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回收所述热塑性聚合物的组成基础单体。
[0012]如将在下文和实施例中详述的，这种方法允许提高基础单体的产率。
[0013]根据所述方法的其它任选特征：
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它包括纯化预先回收的基础单体的步骤。事实上，考虑到待再循环的第一和第二制品的热塑性聚合物可以是不同的，根据本专利技术的方法可导致产生多种单体，这些单体将能够在纯化步骤(例如蒸馏)中分离。事实上，虽然待再循环的第一和第二制品各自包括聚合物，优选(甲基)丙烯酸类聚合物，但它们可以包括不同的共聚单体和不同的添加剂。
[0014]‑
它包括去除在加热待再循环的第一和第二制品的步骤期间产生的固体组分的步骤。考虑到纤维增强材和任选的填料的存在，这允许使再循环系统清除掉可损害性能的固体材料，特别是在连续再循环系统的情况下。
[0015]‑
第一制品的热塑性聚合物基体是聚(甲基丙烯酸甲酯)基体。可解聚成甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚(甲基丙烯酸甲酯)特别适合于根据本专利技术的方法。
[0016]‑
待再循环的第一制品和待再循环的第二制品以0.1
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1.5的质量比，优选0.1
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0.5的质量比，更优选0.2
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0.4的质量比被引入。如在实施例中所示，这样的比率可以显著提高产率。
[0017]‑
待再循环的第一制品具有大于30%、优选大于50%、更优选大于70%的纤维增强材的质量百分比。在待再循环的制品中纤维增强材的质量百分比越高，通常基础单体回收率越低。然而，在这些低产率条件下，根据本专利技术的方法所允许的增益很高。因此，尽管这种类型的材料很难通过传统技术可再循环，但根据本专利技术的方法具有显著的优势。特别地，纤维
增强材的质量百分比在此对应于在待再循环的第一制品中纤维增强材的质量相对于待再循环的第一制品的总质量。
[0018]‑
待再循环的第二制品在室温(例如25℃)下呈浆料状，并且具有大于80%，优选大于90%，优选大于95%的当量热塑性单体，优选(甲基)丙烯酸类单体的质量百分比。
[0019]‑
在另一个实施方案中，待再循环的第二制品具有小于95%、优选小于90%、优选小于80%、更优选小于70%的当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使待再循环的第一制品(10)再循环的方法(100)，该待再循环的第一制品包含基于纤维增强材和热塑性聚合物，优选(甲基)丙烯酸类聚合物基体的复合材料，其特征在于，所述再循环方法包括以下步骤：
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将第一制品(10)引入(130)到适合于使热塑性聚合物再循环的系统(1)中，
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将待再循环的第二制品(20)引入(140)到适合于使热塑性聚合物再循环的系统(1)中，该待再循环的第二制品(20)包含热塑性聚合物树脂，优选(甲基)丙烯酸类聚合物树脂，并且不包含纤维增强材，
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在适合于使热塑性聚合物再循环的所述系统(1)中，在给定温度下加热(150)待再循环的制品(10、20)，以使热塑性聚合物，优选(甲基)丙烯酸类聚合物解聚，并形成所述热塑性聚合物的基础单体，和
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回收(160)所述热塑性聚合物的组成基础单体。2.根据权利要求1所述的再循环方法(100)，其特征在于，其包括对预先回收的基础单体进行纯化的步骤(170)。3.根据权利要求1或2所述的再循环方法(100)，其特征在于，其包括去除在加热待再循环的第一和第二制品(10、20)的步骤期间产生的固体成分的步骤(180)。4.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，第一制品(10)的热塑性聚合物基体是聚(甲基丙烯酸甲酯)基体。5.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，所述待再循环的第一制品(10)和所述待再循环的第二制品(20)以0.1
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1.5的质量比率，优选0.1
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0.5的比率，更优选0.2
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0.4的比率被引入。6.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，所述待再循环的第一制品(10)的纤维增强材的质量百分比大于30%，优选大于50%，更优选大于70%。7.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，所述第二制品(20)在室温下为浆料形式并且具有大于80%，优选大于90%，优选大于95%的热塑性单体，优选地当量(甲基)丙烯酸类单体的质量百分比。8.根据权利要求1至6中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，所述待再循环的第二制品(20)的热塑性单体，优选当量(甲基)丙烯酸类单体的质量百分比小于95%，优选小于90%。9.根据权利要求1至6中任一项所述的再循环工艺(100)，其特征在于，所述待再循环的第二制品的当量甲基丙烯酸甲酯单体的质量百分比小于95%，优选小于90%。10.根据前述权利要求中任一项所述的再循环方法(100)，其特征在于，所述适合于使热塑性聚合物树脂再循环的系统(1)选自：
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挤出机和/或传送器形式的解聚系统，
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转鼓形式解聚系统，和
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在加热板上的解聚系统。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL，
申请(专利权)人：阿科玛法国公司，
类型：发明
国别省市：