废旧聚酯回收再利用的几种途径

聚酯是合成纤维及塑料领域的重要材料,据悉,2020年我国聚酯纤维产量已达4980万t;有300万t左右的聚酯被用于各种饮料、液体食品包装;此外还有上百万t的聚酯薄膜类产品。但大多数高分子材料都具有不可生物降解性或难降解性。多年来,废旧聚酯回收再利用已成为资源再利用的重要课题。现阶段废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的回收再利用主要有3种工艺,即物理法、化学-物理法和化学法。

 

 

物理法

物理法主要是以化学组成比较单一的聚酯瓶片为原料,经造粒作为纺丝原材料,将其熔融纺丝制成纤维;也可将聚酯瓶片经粉碎、洗涤、干燥后直接纺制成纤维。聚酯瓶分为常压下使用的饮用水瓶、食用油瓶等各类容器;另有一类是带有压力使用的容器瓶,如碳酸饮料、啤酒等的包装瓶。前者使用的聚酯特性黏数与普通纤维相同,为0.66dL/g;后者则为0.78dL/g。两种原料一般在应用过程不再分拣,导致分子量分布较宽,且原料来源批次间差异较大,影响最终纤维的质量稳定性。此外,聚酯瓶的标签多为纤维素薄膜,而瓶盖又是聚氯乙烯(PVC),还会有一些其他机械杂质混杂在聚酯中同样影响到最终纤维的质量稳定性。

物理法虽工艺简单,但大多被用于生产填充用短纤维、土工布或其他非织造布。近年来,许多企业加强了生产管理,改进了原料的均匀性,能够生产出质量较高的再生纤维。

 

化学-物理法

2002年前后,市场上出现了一种被命名为“波斯纶”的再生纤维,后来其不断被推广,成为了一种替代腈纶的纺制毛线用的短纤维。它是利用清洗后的废旧聚酯瓶、废料块等,与一种预先制造的含有高浓度磺酸盐基团的阳离子染料可染聚酯母粒共混纺丝,制成可在常压下阳离子染料可染聚酯纤维,因此将其所用技术归于“化学-物理法相结合回收技术”。这种新工艺路线的最大特点是简单易行、产品成本低,但附加值比物理回收技术得到的纤维要高。然而,它所用的高浓度阳离子染料可染聚酯母粒具有一定的制造难度,但其质量稳定性又直接影响纤维的染色均匀性。该母粒是以对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)、乙二醇(EG)、间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸盐(SIPE)、脂肪族酯(AE)等为原料,经酯化-缩聚反应制得的含有高浓度间苯二甲酸乙二醇酯磺酸盐结构的阳离子染料常压可染聚酯母粒,具有较低的特性黏数和熔融温度,令其在螺杆中先于聚酯熔融流动并均匀包覆于其表面,有利于提高染色均匀性。

 

“波斯纶”所用阳离子染料可染PET母粒的化学结构

 

化学法

化学法回收技术主要指将物理法难以回收的废旧聚酯服装先解聚为聚酯单体的小分子化合物,而后除去其中杂质和颜色,再将纯净的单体小分子重新聚合为聚酯,将其称为再生聚酯以有别于原生聚酯。化学法再生聚酯的回收工艺比较复杂,生产成本高,但它能够解决五颜六色的废旧聚酯服装在回收过程中的脱色难题,实现废旧聚酯服装的有效回收再利用。

化学法回收有3种不同的工艺路线,包括EG醇解法回收技术、甲醇(MA)醇解法回收技术以及EG醇解-MA酯交换-EG酯交换-缩聚回收技术。目前,化学法回收法面临的最大挑战主要有以下2点:一是分散在全国各地的废旧服装如何收集并集中;二是这些废旧服装往往含有不同类纤维材料,有许多是不同纤维材料混纺、交织而成。