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科普 | 循环再利用化学纤维之再生聚酯纤维

发表时间:2020/6/23

我国是世界化纤生产与应用大国,2019年我国化纤总产量为5827万吨,其中涤纶4751万吨,占化纤总产量的81.5%。与巨大的产量相伴而生的废弃物污染问题也日益严峻。因此,发展循环再利用化学纤维是我国化纤工业乃至纺织工业实现可持续发展的重要途径。以下将以再生聚酯为例进行介绍。



再生聚酯纤维生产工艺技术

再生聚酯原料目前主要来源于废旧聚酯瓶片、片材、薄膜及聚酯涤纶生产中的聚酯块料、废丝等。


废旧聚酯瓶片


再生聚酯纤维的制备方法根据再生原理主要可分为物理法、化学法和物理化学法。


物理法

物理法是指将废旧聚酯材料经分拣、清洗和干燥等工序后作为原料直接进行熔融纺丝的再生方法。


物理法简要流程(以废旧聚酯瓶为原料)


化学法

化学法是指利用化学反应将废旧聚酯材料解聚为聚合单体或聚合中间体,经过提纯分离等步骤后进行再生聚合和熔融纺丝的过程。目前市场上的化学回收技术包括糖酵解、甲醇分解和碱性水解等工艺。


化学法简要流程


物理化学法

物理化学法是将聚酯废料(废旧瓶片)粉碎清洗,在纺丝过程中经过增黏而制得的循环再生化学纤维。物理化学法很好地结合了物理法回收和化学法回收的工艺优点。


物理法和化学法的优缺点

相对而言,物理法因为生产技术简单、工艺流程较短和生产成本低等特点,所以是目前主导的聚酯再生方式,再生聚酯纤维超过70% ~ 80%的生产能力均是采用物理法回收的。但是物理回收方法基本以单向回收利用为主,即使是食品级瓶到瓶回收技术目前也不能实现PET的完全闭环回收利用;受染色性无法稳定的影响,目前再生聚酯纤维主要用作一些非服装面料和家纺面料,比如填充纤维、服装里衬、家用纺织品、喷胶棉、打包带、非织造布和工业用布等;由于属于开环回收利用,随着加工次数的增多,聚酯纤维的特性黏度、分子量分布和杂质含量都会不断变化,最终将无法再采用物理法进行回收利用。

近几年,化学法通过装备和工艺的创新,呈增长趋势,其主要优点是可以实现废弃聚酯的完全循环再生利用;对废旧聚酯的分拣、清洗要求低。化学法的原料可以是废丝甚至是服装中的聚酯成分。从回收意义上看,化学法更有利于解决服装废弃物的问题。随着市场对聚酯产品各种功能化要求的增加,非单一聚酯材料产品使用量快速增加,物理法对这些产品的回收利用已十分困难,只有化学法回收利用才能够解决这些技术难题。


相关案例

台湾远东新世纪公司通过化学糖酵解法将PET糖酵解产生低聚物BHET,在糖酵解过程之后,低聚物经过精细过滤,接着重新聚合成PET;然后再生PET被纺丝制成纤维。


利用糖酵解工艺化学回收废弃PET瓶片


日本帝人从2002年开始规模化采用化学法生产再生聚酯产品,其开发出的糖解(乙二醇)/醇解(甲醇)酯交换组合PET循环利用工艺,是目前DMT单体回收率最高、纯度最高、质量最稳定的商业化工艺路线。


帝人公司糖解(乙二醇)/ 醇解(甲醇)酯交换组合工艺流程


乙二醇解聚是另一种主要的PET化学循环利用方法。目前已经有日本帝人公司、Goodyear、DuPont、Hoechst和台湾远东纺织等公司实现了商业装置运转,工艺条件基本成熟。

国内浙江佳人新材料有限公司于2013年采用帝人的化学法(糖解/醇解酯交换组合PET循环利用工艺)进行再生聚酯的生产。

液相增黏均化和扩链技术是我国再生聚酯纤维生产过程中出现的物理化学法工艺技术,据称用该技术可生产出物理性能指标接近甚至超过原生聚酯纤维的产品。此外,物理化学法工艺技术还包括微量醇解和醇解重聚合技术等。宁波大发从2008年开始从事再生聚酯纤维的研发,从液相增黏、调质增黏、微醇解-调质增黏不断地进行技术升级;另外龙福科技、扬州天富和优彩环保等企业也都采用了物理化学法工艺进行再生聚酯的生产。


(来源:纺织导报官微)