废旧PET聚酯塑料循环利用的应用研究进展

李剑

摘 要：废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较大的排出量，无法有效自然分解。为有效利用废物资源，减轻环境污染问题，就需要对废PET聚酯进行循环利用。本文对废PET聚酯在涂料以及不饱和聚酯、单体原料、增塑剂等方面制备上的发展以及回收方法进行详细分析，同时针对废PET聚酯回收再利用前景进行探究，希望能够有效促进废旧PET聚酯塑料的循环利用。

关键词：废旧 聚对苯二甲酸乙二醇酯 循环利用

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0127-02

近年来，塑料工业得到了突飞猛进的发展进步，这就加剧了废塑料的产生。在全世界范围内，塑料制品产量已经达到了数亿吨之多。但从2009年1月到10月，我国塑料制品就达到了3587万吨的产量。多数塑料制品均在包装（25%）、电子信息（10%）以及轻工业（27%）、交通（2%）、机械（2%）、建筑材料（10%）等工业领域以及农业领域（15%）中应用，剩余9%在其他行业中应用。塑料工业获得发展的背景下，带动了聚酯工业的发展。目前阶段，全世界范围内的聚酯年产量可达到数千万吨之多，同时，其消耗量也在每年逐渐递增。聚对苯二甲酸乙二醇酯是聚酯的主要原料之一，具有一定优势，不仅质量较轻，且具有较大的强度，气密性较好、没有味道、没有毒性，并具有较高的透明度。在薄膜、纤维以及片基、饮料瓶、电器绝缘材料中应用较多。特别是在食品领域中，矿泉水以及碳酸饮料、食用油等包装上均采用聚酯瓶[1]。

1 借助废PET聚酯制取单体原料方法

PET废料借助解聚方法，能够将生产PET所需要的单体原料制取出来，而单体也可以利用再聚合方式或者改性方式将其他有机化合物制取出来。氨解法、水解法以及甲醇醇解法、乙二醇醇解法是解聚PET聚酯的主要方法，能够将不同的单体原料制取出来。

1.1 甲醇醇解法分析

甲醇醇解法的应用，要求反应温度以及反应压力适中，甲醇能够将废PET聚酯进行解聚，分解为对苯二甲酸二醇酯（DMT）以及乙二醇（EG），之后再借助冷却以及结晶方式、离心分离、重结晶或者采用蒸馏方式提取DMT以及EG，保证循环利用聚酯废料。

甲醇醇解法在应用时需要加入催化剂，但是剂量不能过多。因解聚条件限制，甲醇醇解可以分为多种方法，分别为加压法以及常压法、超临界法。通过实验研究显示，超临界流体法在解聚缩聚型高分子材料回收单体过程中较一般溶剂解聚法应用效果较好。相关学者研究发现，借助超临界流体法对回收废旧聚酯进行分解，速度较快，无需加入催化剂，产物中也不会出现太多的低聚物以及其他副产物，单体回收率可达到100%[2]。

1.2 乙二醇醇解法分析

在PET聚酯循环利用中，乙二醇醇解法也较为常见，目前阶段，已有多数公司实现了商业化装置运转，工艺条件较为纯熟。解聚剂用乙二醇可达到180℃～250℃的反应温度，0.1～0.6MPa的压力值，当乙二醇、PET重复单元摩尔比值为4∶1时，需要6～8 h的反应时间，并在其中加入固体超强酸以及醋酸盐等催化剂，但需注意不宜过量使用，一般不能超过聚酯质量的1%剂量。

此种反应属于复杂的可逆反应，生成物的成分也会更复杂，这与其反应条件有直接关系。当进料比EG/PET比值较低时，就会升高产物中相对分子質量较大的齐聚体总体含量，而单体对苯二甲酸二乙二醇酯的比值相对较高。乙二醇醇解法也具有一定优势，其能够实现连续化生产，解聚不同类型的PET，反应安全性较好，且不具有腐蚀性特点，反应条件较为温和，在中小规模商业化装置中较为适用。然而，解聚产物具有较为复杂的特点，在后续分离操作中难度较大[3]。

1.3 水解法分析

苯二甲酸以及乙二醇具有直接合成PET的功能，由此人们也更能接受借助水解解聚法实现解聚PET聚酯，这也是报道较早的方法之一。高温环境下，PET能够借助水解法转化为乙二醇以及苯二甲酸，具体方法为：酸性、碱性以及中性水解法3种类型。

1.4 氨解法分析

利用氨解法对废PET进行解聚，可以获取苯二甲酰胺，在重排后，可制取苯二胺，在医药以及燃料、农药中应用较多。

2 借助废PET聚酯对不饱和聚酯的制备

一般情况下，会选择二元醇醇解PET，在制备过程中，所应用的设备较为简单，且原料成本较低，经济效益以及社会效益较为可观[4]。

3 借助废PET聚酯对涂料进行制备

聚酯树脂的耐候性以及电绝缘性、附着力、耐磨性均较好，废PET聚酯后可当作涂料使用。以下针对几种典型漆料进行详细分析。

3.1 合成聚酯绝缘漆

1730聚酯绝缘漆具有一定的应用优势，其耐热性以及耐电压性能、耐刮性等较好，在机电以及电器、仪表以及通讯器材中得到广泛应用。

3.2 聚酯清漆的制备

将废弃聚酯饮料瓶作为原料，在解聚后又重新合成聚酯，最终制成聚酯清漆，为废饮料瓶的回收利用提供了一定途径。同时，其作为聚酯清漆的原材料，在价格成本上也较低，由此，值得广泛推广应用[5]。

3.3 聚酯粉末涂料的制备

聚酯粉末涂料属于环保型的固体涂料之一，具有一定应用优势，在应用过程中，不需要用底漆，也不需要应用溶剂，具有较好的耐冲击性能以及耐腐蚀性能。同时，漆膜具有较高的强度以及附着力，相对于其他涂料，其综合成本相对较低，在机电以及汽车、化工等领域得到了广泛的应用。借助废旧PET聚酯对聚酯粉末涂料进行制备，能够有效减轻使用成本。

4 通过废PET聚酯来制备增塑剂

4.1 直接法

通过直接法来制取苯二甲酸二异辛酯主要分两个步骤：醇解和脂交换，而根据醇使用的不同还可分成单醇法和双醇法[6]。endprint

4.1.1 单醇法

按照配方把催化剂、异辛醇、废PET投入到酯化反应釜中，温度超过185℃进行回流，时间为1 h，之后滴加带醇剂（比如二甲苯），温度185℃～220℃间进行回流反应直至终点，加热、滴加带醇剂停止。之后把物料转移到蒸馏釜中温度少于180℃、8kPa下进行减压蒸馏，把多余的异辛醇去除并回收。馏分较小时，通入适合的过热水蒸气提到闪电合格，升温到220℃，6kPa下通过过热水蒸气进行减压蒸馏，把260℃以下的馏分取出，分去水而得到粗苯二甲酸二异辛酯，之后把其转到水洗釜，依据酸值加入碳酸钠（3%～5%），在80℃～90℃进行搅拌，时间为30min，之后静置分层，把水相除去，重复直到酸值合格为止。加入热水（80℃～85℃），碱洗到水层成中性为止，之后减压蒸馏进行脱水，得到苯二甲酸二异辛酯产品。

4.1.2 双醇法

先把一定量的无水醋酸锌、乙二醇投入到反应釜中，进行搅拌，在加热180℃～250℃后，投入废PET，温度200℃～210℃进行回流，时间为1h，能够得到透明的醇解液，之后投入异辛醇，异辛醇返回到反应釜中进行脂交换，在反应结束后，200℃～230℃下把多余醇蒸出，得到粗苯二甲酸二异辛酯（收率88%左右）。减压蒸馏把残余辛醇去除，加入醋酸乙酯进行微热溶解，把少量不溶苯二甲酸二乙二醇酯滤出，蒸出醋酸乙酯就能得到精制的苯二甲酸二异辛酯。

4.2 间接法

在碱解、酸化中和后，废PET聚酯解聚成对苯二甲酸，再同异辛醇进行酯化，从而制得DOTP苯二甲酸二异辛酯。其中碱解过程为：把废PET同烧碱根据质量比1∶（2～2.5）投入到反应釜中，搅拌加热到150℃，0.2～0.3MPa进行回流，时间为2h，之后过滤，用稀硫酸（30%）对滤液进行中和，在过滤、水洗、烘干，得到对苯二甲酸；酯化过程为：催化剂作用下，等摩尔量异辛醇同对苯二甲酸反应，在0.5～1h之后，脱水，有单酯-对苯二甲酸一辛酯生成，之后把单酯对位上-COOH同异辛醇进一步反应，在4～6h之后，得到双酯-对苯二甲酸二辛酯。

5 其他用途分析

废PET聚酯能够对单体原料以及涂料、不饱和聚酯、增塑剂进行制备，同时也可以用作其他化工产品的制备上。例如，实验研究发现，在间歇反应釜中，煤焦沥青与废PET聚酯二者在300℃～350℃的环境下，加之惰性气氛下，经加热后，就能够制备出建筑油灰以及密封材料，在建筑中可推广使用，化学稳定性较好。将线性废PET聚酯作为原料使用，在高温条件下，季戊四醇以及甘油联合反应后，就会形成官能团，交联能力较强，能够完成醚键交联，形成绝缘漆。借助烯丙基胺或烯丙醇对废PET进行部分解聚，能够将交联聚合的单体制备出来，在与四氢呋喃反应后，能够将工程塑料制备出来。在切割塑料过程中，可以選择使用破碎机进行切割，破碎机顶部位置有一个电机，第一电机借助支撑杆以及机体在顶部实现连接，其输出轴在轴承以及机体上表面位置穿过，与其他零件相连接，借助破碎机，实现了塑料二次破碎，其切割速度也有明显提升，由此，切割工作效率较高。

6 结语

在固体废弃物中废聚酯占据的比例较大，近年来，聚酯用量有所增加，且人们的环保意识有所增强，人们更多地开始关注废聚酯的再资源化利用问题。废聚酯因种类较多，再资源化中也会涉及不同的方式方法，由此获得的目标产业会存在差别。废旧PET聚酯具有多种用途，不仅可以制备不饱和聚酯，同时也能够制备单体原料等，达到了PET聚酯废料循环再利用的目的。借助此种方式，实现了资源节约的目的，同时也有效减轻了环境污染问题，奠定了其他塑料污染物的循环再利用基础，为其提供了一定借鉴。近年来，我国国民经济得到了显著提升，而PET聚酯消费量出现明显上升。现阶段，国外PET聚酯循环利用技术应用较为广泛，且相关技术也较为成熟，而我国在此方面的研究还较少，且较为落后，这就需要对废PET聚酯的循环利用以及回收问题进行重视，从而有效解决我国环境污染问题。

参考文献

[1] 陈锦国，曹正俊，夏林密，等.瓶级聚酯切片生产中的乙醛含量控制[J].塑料工业，2011，39（3）：47-51.

[2] 倪丽芳.回收瓶片聚酯低弹丝的加工、结构与性能[D].浙江理工大学，2012.

[3] 陈静.PET/PBT聚酯合金的制备及结晶行为研究[D].湖南工业大学，2014.

[4] 杨科珂，王玉忠.一种新型可循环利用的生物降解高分子材料PPDO[J].中国材料进展，2011，30（8）：25-34.

[5] 沈云玉.PET/竹原纤维/不饱和聚酯复合材料的制备及性能研究[D].福建农林大学，2014.

[6] 王慧，李增喜，闫瑞一，等.废旧PET聚酯塑料循环利用的应用研究进展[J].工程研究-跨学科视野中的工程，2009，1（4）：305-313.endprint