一种通过摩尔质量分级从固体聚合物材料混合物中分离聚烯烃级分的方法技术

本发明专利技术总体上涉及一种通过摩尔质量分级从固体聚合物材料混合物中分离聚烯烃级分的方法

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种通过摩尔质量分级从固体聚合物材料混合物中分离聚烯烃级分的方法
[0001]本专利技术总体上涉及一种通过摩尔质量分级
(molar mass fractionation)
从固体聚合物材料混合物中分离聚烯烃级分
(polyolefin fraction)
的方法
。
本专利技术还涉及通过该方法获得的聚烯烃级分以及这些级分在制造物品中的应用
。

技术介绍

[0002]废旧塑料的堆积处理和相应的环境问题所带来的挑战已经引起公众和专业人士的广泛关注
。
因此，除了对塑料废物的普遍性预防，特别是防止塑料废物泄漏到环境中外，废塑料材料的回收利用已成为一个重要的主题
。
可以将废塑料转化为新塑料制品的资源
。
因此，可以将环境因素和经济因素相结合对废塑料材料进行回收和再利用
。
[0003]自
90
年代中期以来，一些欧洲国家已经开始施用废物收集系统，其能够更加有针对性地从其他废物材料中收集和分离塑料材料
。
这些系统可以将不同类型的聚合物进行大致的分离
。
同时，已经开发了几种塑料回收工艺，特别是针对提高可回收聚合物材料的产品质量的回收工艺
。
[0004]塑料回收有不同的途径，通常包括机械回收
(
即材料分类
)、
先进的物理或基于溶剂的回收和化学处理
(
例如热化学回收，如热解或气化和溶剂分解
)。r/>在这些方法中，机械回收和化学回收是应用最广的
。
[0005]如今，先进的机械回收或先进的材料回收包括分离步骤，例如粉碎
、
振动
/
旋转筛分
、
基于光谱方法
(
如近红外
/
可见光
)
的先进分选方法和洗涤操作，以减少主要来自可回收塑料材料表面的有机
、
生物和部分气味污染物，并实现聚合物类型的富集并使聚合物的回收分数
(
例如，各自聚合物类型的
85wt
％至
95wt
％
)
更加均一
。
然而，产品质量仍然相对较差，不能在食品接触和高性能应用中使用
。
[0006]第二种塑料回收途径是化学回收或原料回收，包括溶剂分解和热化学处理
。
这条途径为回收预分类和预处理的固体塑料废物以获得石化工业的原料提供了有前途的机会，这些原料可以被再次加工成塑料以及化学商品和燃料
。
为了将塑料固体混合物的聚合结构降解为更短的碳氢化合物甚至单体结构单元，必须使用热量
、
催化剂和溶剂，从而使总能量输入明显高于原油的原始聚合
。
因此，其主要缺点是浪费且耗能的热降解以及二氧化碳的排放
。
[0007]第三种塑料回收途径是先进的物理回收或“溶剂型回收”(SbR)。
在
SbR
处理中，聚合物首先溶解在适当的溶剂中，然后通过添加非溶剂
(
溶解
/
沉淀
)
来降低溶解聚合物的溶解度，和
/
或通过加热装置的操作
(
蒸发
、
干燥等
)
将溶剂从固化的聚合物中优选地完全分离，从而使聚合物固化
。SbR
处理的主要优点在于保留了原始的分子结构和主要地相关性质，密度和
MFR
，以便进行再加工
(
复合
、
转化
)
，并且可以分离聚合物添加剂，例如填料
、
稳定剂
、
抗氧化剂和
/
或颜料，以获得类似于原始的高质量聚烯烃，最终可以通过复合将其调整到所需的聚烯烃等级
。
[0008]EP3339361(A1)
描述了一种聚合物溶液回收工艺，包括在温度为
140℃、
压力为
6.2MPa(62bar)
的条件下将废聚合物与正丁烷接触的步骤
。
这个步骤重复四次，得到五个级分
。
随后通过氮气加压将该步骤的残留物在
140℃、12.5MPa(125bar)
下再次溶解在正丁烷中，得到第六级分
。
此外，将不溶的聚合物进行沉降并去除，且增加了在
140℃、12.5MPa(125bar)
下使用纯硅床然后氧化铝
(
沸石
)
床进行的吸附步骤
。
然后，通过将系统减压至常压以将低沸点正丁烷溶剂蒸发来固化聚合物
。
该工艺的缺点在于高压处理，其需要经验丰富的工作人员并使得投资成本高，因为工厂的材料强度必须充分标量
。
这一工艺的另一个缺点是它是不连续操作的
。
这尤其成问题，因为通常很难设计出连续操作的高压工艺
。
[0009]DE102016015199A1
采用低压溶解工艺用于后工业化的生活垃圾的分离，特别是聚乙烯和聚丙烯的分离
。
溶剂是一种非极性较高的有机化合物
(
甲基环己烷
)
，其沸点为
99℃。
该工艺的缺点是限制了从聚合物混合物中
(1:1
的比例
)
分离出两种纯聚烯烃类型
(h
‑
PP
和
LDPE)。
该工艺的另一个缺点是中间聚合物产品中残留溶剂含量高
(
高达
5vol
％
)。
去除这种多余的溶剂需要复杂而昂贵的后处理过程，例如通过高密度气体离心机
(gas
‑
dense centrifuge)
进行处理
。
[0010]因此，一般而言，聚合物溶解回收工艺，特别是现有技术中已知的聚烯烃聚合物溶解回收工艺，或是具有高成本和高投入缺点的高压工艺，或是因采用溶剂使得在后处理中产生问题，特别是在溶剂去除方面
。
[0011]此外，现有技术中描述的许多聚烯烃的溶液回收工艺被设计成不可能实现连续过程的方式，例如通过使用高压工艺技术
。
[0012]对现有技术的溶液回收工艺的普遍期望是能够提供类似初始的聚合物
(virgin
‑
like polymer)
，即在结构和性质上与新聚合的聚合物非常相似，理想地完全相同的聚合物
。
对于食品和药品接触应用，如食品和药品包装材料，对高质量
、
类似初始的回收聚合物的需求尤为重要
。
因此，现有技术的溶液回收工艺侧重于聚合物组分彼此完全分离...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种通过摩尔质量分级从固体聚合物材料混合物中分离聚烯烃级分的方法，所述方法包括以下步骤：
A)
提供一种固体聚合物材料混合物，以所述固体聚合物材料混合物的总重量为基准，所述固体聚合物材料混合物包含至少
75wt
％的聚烯烃材料，其中所述聚烯烃材料包含聚丙烯和
/
或聚乙烯；
B1)
将所述固体聚合物材料混合物与包含至少一种含5～
10
个碳原子的正烷烃的非极性溶剂相接触，形成包含所述固体聚合物材料混合物和所述溶剂的第一组合物
(C1)
；
C1)
在
5min
～
2h
的第一时间段
(M1)
内，于
80
～
120℃
的第一溶解温度
(T1)
和
0.1
～
1.1MPa(
绝对压力
)
的第一压力
(P1)
下加热所述第一组合物
(C1)
，得到第一溶液
(S1)
和第一不溶物质
(U1)
，所述第一溶液
(S1)
包含所述溶剂和第一聚烯烃级分
(F1)
，所述第一聚烯烃级分
(F1)
溶解在所述溶剂中；
D1)
将所述第一不溶物质
(U1)
与所述第一溶液
(S1)
分离；
E1)
将所述第一聚烯烃级分
(F1)
从所述第一溶液
(S1)
中分离出来，得到具有第一重均分子量
(M
w
)
的固化的第一聚烯烃级分
(F1)
，并且任选地回收所述溶剂；
B2)
将分离的第一不溶物质
(U1)
与包含至少一种含5～
10
个碳原子的正烷烃的非极性溶剂相接触，形成包含所述分离的第一不溶物质
(U1)
和所述溶剂的第二组合物
(C2)
；
C2)
在
5min
～
2h
的第二时间段
(M2)
内，在第二溶解温度
(T2)
高于所述第一溶解温度
(T1)
的前提下，于
90
～
160℃
的第二溶解温度
(T2)
和
0.1
～
1.1MPa(
绝对压力
)
的第二压力
(P2)
下加热所述第二组合物
(C2)
，得到溶液
(S2)
和任选的第二不溶物质
(U2)
，所述溶液
(S2)
包含所述溶剂和第二聚烯烃级分
(F2)
，所述第二聚烯烃级分
(F2)
溶解在所述溶剂中；
D2)
任选地，将所述第二不溶物质
(U2)
与所述第二溶液
(S2)
分离；以及
E2)
将所述第二聚烯烃级分
(F2)
从所述第二溶液
(S2)
中分离出来，得到具有第二重均分子量
(M
w
)
的固化的第二聚烯烃级分
(F2)
，所述第二重均分子量
(M
w
)
高于所述第一聚烯烃级分
(F1)
的第一重均分子量
(M
w
)
，并且任选地回收所述溶剂
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中所述聚烯烃材料包含聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯与聚丙烯或聚丙烯与聚乙烯的
(wt/wt)
比值至少为
3:1。3.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
B3)
将分离的第二不溶物质
(U2)
与包含至少一种含5～
10
个碳原子的正烷烃的非极性溶剂相接触，形成包含分离的第二不溶物质
(U2)
和所述溶剂的第三组合物
(C3)
；
C3)
在
5min
～
2h
的第三时间段
(M3)
内，在第三溶解温度
(T3)
高于所述第二溶解温度
(T2)
的前提下，于
100
～
180℃
的第三溶解温度
(T3)
和
0.1
～
1.1MPa(
绝对压力
)
的第三压力
(P3)
下加热所述第三组合物
(C3)
，得到第三溶液
(S3)
和任选的第三不溶物质
(U3)
，所述第三溶液
(S3)
包含所述溶剂和第三聚烯烃级分
(F3)
，所述第三聚烯烃级分
(F3)
溶解在所述溶剂中；
D3)
任选地，将所述第三不溶物质
(U3)
与所述第三溶液
(S3)
分离；以及
E3)
将所述第三聚烯烃级分

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：