[发明专利]用于纯化受污染的聚合物的方法

说明书

本发明公开了一种用于纯化再生聚合物诸如从消费后使用或工业后使用中再生的聚合物的方法。该方法涉及获得再生聚合物并使其在升高的温度和压力下与流体溶剂接触以产生提取的再生聚合物。该提取的再生聚合物在升高的温度和压力下溶解在溶剂中以产生聚合物溶液，其通过使聚合物溶液与固体介质接触而在升高的温度和压力下纯化以产生较纯的聚合物溶液。然后将较纯的聚合物从较纯的聚合物溶液分离。

技术领域

本发明整体涉及用于通过使用加压溶剂和固体介质来纯化受污染的聚合物的方法。更具体地，本发明涉及用于纯化再循环利用的聚合物诸如消费后和工业后再循环利用的塑料以产生无色或透明无味的原生态聚合物的方法。这对于聚烯烃诸如聚乙烯和聚丙烯的纯化特别有用。

背景技术

聚合物，尤其是合成塑料，由于其生产成本相对较低并且材料性能平衡良好而在日常生活中无处不在。合成塑料广泛应用于各种应用，诸如包装、机动车部件、医疗装置和消费品。为了满足这些应用的高要求，全球每年生产数百亿磅合成塑料。绝大多数合成塑料是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。此外，由化石资源制造合成塑料产生CO₂作为副产品。

合成塑料的普遍使用导致每年产生数百万吨的塑料垃圾。虽然大多数塑料垃圾是通过市政固体垃圾方案进行填埋，但大部分塑料垃圾在环境中被发现作为乱杂物，这是不雅观的并且可能对生态系统有害。塑料垃圾经常被冲入河流系统并且最终出海。

塑料再循环利用已经成为缓解与广泛使用塑料相关的问题的一个解决方案。回收和再利用塑料将垃圾从垃圾填埋场转移并且减少对化石再生资源制成的原生塑料的需求，从而减少温室气体排放。在发达地区，诸如美国和欧盟，由于消费者、企业和工业制造业的认知度提高，所以塑料再循环利用率正在上升。包括塑料在内的大多数再循环利用材料被混合成单一流，其由物料再循环利用设施(MRF)收集和加工。在MRF，材料被分类、洗涤并且包装进行再售。塑料可分为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或者其它普通塑料的混合流，诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可将单一流或混合流进一步分类、洗涤并再加工成适用于塑料加工(例如吹塑和注塑)中再利用的粒料。

尽管再循环利用塑料被分类成主要均一流，并且用水溶液和/或苛性碱溶液洗涤，但最终的再加工粒料通常仍被不想要的废杂质诸如变质的食物残渣和残留香料组分高度污染。此外，由于通常用于着色塑料制品的染料和颜料的混合物，除了来自再循环利用的饮料容器的那些之外的再循环利用的塑料粒料都是深色的。虽然存在一些对颜色和污染不敏感的应用(例如黑色塑料涂料容器和隐藏的机动车部件)，但大多数应用要求无色粒料。对高品质的“原生态”再循环利用树脂的需求对于食品和药物接触应用(诸如食品包装)尤其重要。除了被杂质和混合着色剂污染之外，许多再循环利用树脂产品在化学组成上通常是异质的，并且可能含有大量的聚合物污染物，诸如再循环利用PP中的聚乙烯(PE)污染，以及再循环利用聚乙烯(PE)中的PP污染。

机械再循环利用也被称为二次循环利用，是将再循环利用的塑料垃圾转化为可再利用的形式用于随后的制造的过程。在2009年10月第29卷第10期的第2625-2643页的WasteManagement(ISSN 0956-053X)的S.M.Al-Salem,P.Lettieri,J.Baeyens的“Recycling andrecovery routes of plastic solid waste(PSW)：A review”中描述了对机械再循环利用和其它塑料回收方法的更详细的阐述。尽管机械再循环利用技术的进步已经在一定程度上改善了再循环利用的聚合物的质量，但是机械净化方法仍存在基础限制，诸如聚合物基质内颜料的物理截留。因此，即使随着机械再循环利用技术的改进，目前可用的再循环利用塑料垃圾中的深色和高水平的化学污染也妨碍了塑料工业广泛使用再循环利用树脂。