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1. (WO2019047176) METHOD FOR RECYCLING WASTE POLYESTER-COTTON BLEND FABRICS
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

附图

0001  

说明书

发明名称 : 一种废旧涤棉混纺织物的回收方法

技术领域

[0001]
本发明属于纺织资源再生领域,具体涉及一种废旧涤棉混纺织物的回收方法。

背景技术

[0002]
中国每年产生的纺织废料重量达到2,600万吨(中国资源利用协会,2013年),仅香港在2012年约有106,945吨纺织品送往了堆填区(香港环保署,2013)。据PCI Wood Mackenzie报道,2015年的消费纺织材料中,涤纶占有55%,位居第一,其次是棉花,占有27%。也就是说,涤和棉共占消费纺织材料的82%。预估到2020年,全球对这两种纤维的需求量将为9000万吨(Global Fiber Overview,2014)。另一方面,从能源消耗上来看,每年用于生产纤维制品的天然资源大约有13,200万吨煤炭和6-9万亿升水(纺织世界,2008年11/12月刊)。具体到涤纶上,据中石化报道,生产一吨涤纶需要0.85-0.86吨的对苯二甲酸(PTA)和0.33-0.34吨的乙二醇(EG),而生产一顿PTA的二氧化碳排放为4.2吨。对于棉来说,培育1吨原棉,需要8,000-18,000平方公里的农田、8.3-13.8公斤农药、5700立方米的水和36-55GJ的能源(Waste:A handbook for management.2011)。从以上数据不难看出,回收废旧涤棉纺织物、尤其是衣物有着很大的市场潜力、经济效益和环保意义。
[0003]
涤棉混纺织物的回收方法主要有机械法和化学法。机械法得到的是混合的短纤维集合体,而且由于涤纶比棉纤维的强度大,所以经过机械回收后的棉纤维损伤严重,还往往带有其他种类的纤维,最终只能用作填充材料或工程增强材料。化学法是较为理想的方法,可以通过不同的化学处理工艺将涤纶、棉纤维以及其它纤维分离,便于高附加值的再利用。现有的研究中,化学法使用的溶剂多为毒性较高的种类,成本高且危害环境,此外,现有的方法大多难以实现回收物的彻底分离,影响回收纯度,由此严重制约了涤棉混纺织物的回收再利用。
[0004]
发明内容
[0005]
为克服现有废旧涤棉混纺织物回收技术中存在的缺陷,本发明的目的是提供一种高效的废旧涤棉混纺织物的回收方法。
[0006]
本发明提供的废旧涤棉混纺织物的回收方法包括以下步骤:
[0007]
S1:将废旧涤棉混纺织物浸入酯类溶剂中,在150~210℃的温度下加热进行涤纶的 溶解反应,然后将所得的混合物固液分离,得到涤纶溶液和含有棉纤维的不溶物;
[0008]
S2:向步骤S1得到的涤纶溶液中加入C1~C3的脂肪醇以析出涤纶固体,过滤所述涤纶固体,重复所述操作直至所得的涤纶固体不含所述酯类溶剂后回收;以及
[0009]
S3:将步骤S1得到的含有棉纤维的不溶物进行纤维溶解,并回收得到纤维素再生纤维;
[0010]
其中,所述步骤S1中使用的酯类溶剂具有式(1)结构:
[0011]
[0012]
式(1)中,R表示C1~C5的直链或支链烷基,n表示1~3的整数。
[0013]
本发明的回收方法中,所述废旧涤棉混纺织物的含涤量按重量比为10%~90%。
[0014]
本发明的回收方法中,所述步骤S1中使用的酯类溶剂选自苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异丁酯、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯中的一种或多种的组合。
[0015]
本发明的回收方法中,所述废旧涤棉混纺织物中,涤纶的重量与所述酯类溶剂的重量比为1﹕10~1﹕90。
[0016]
本发明的回收方法中,所述步骤S1中,涤纶的溶解反应的反应时间为5~60分钟。
[0017]
本发明的回收方法中,所述步骤S2中,所述涤纶溶液与脂肪醇的体积比为1﹕15~1﹕50,加入所述脂肪醇后,降温至45~65℃以析出涤纶固体。
[0018]
本发明的回收方法中,所述脂肪醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或多种的组合。
[0019]
本发明的回收方法中,所述步骤S2还包括将所得的涤纶固体进行增粘至达到纺丝切片的要求。
[0020]
本发明的回收方法中,所述步骤S2还包括过滤出所述涤纶固体之后分别回收并再利用所述脂肪醇和所述酯类溶剂。
[0021]
本发明的回收方法中,所述步骤S3包括:向含有棉纤维的不溶物中加入抗氧化剂、双氧水以及4-甲基吗啉-N-氧化物的混合物进行纤维溶解,再经过湿法纺丝制得纤维素再生纤维后回收。
[0022]
本发明的回收方法中,所述含有棉纤维的不溶物与所述混合物的重量比为1﹕99~14﹕86。
[0023]
本发明的回收方法中,所述抗氧化剂选自邻苯二酚、1,2,3-苯三酚、没食子酸丙酯、 2,6-二叔丁基对甲酚、五倍子酸、五倍子酸的甲、乙、丙或异丙酯中的一种或多种的组合,所述抗氧化剂的重量为所述混合物重量的0.5%~3%。
[0024]
本发明的回收方法中,所述双氧水的重量为所述混合物重量的3%~8%。
[0025]
本发明的回收方法中,所述纤维溶解过程包括:先于70~85℃下溶胀10~30min,之后升温至90~100℃溶解60~90min。
[0026]
本发明的废旧涤棉混纺织物的回收方法具有以下优点:
[0027]
(1)本发明的回收方法可完全、彻底地分离涤纶与棉纤维,回收所得的涤纶固体可进一步达到纺丝切片的要求,而回收所得的纤维素再生纤维也可直接用于纺纱制造,经济优势明显。
[0028]
(2)本发明的回收方法避免了使用毒性大、刺激性大的化学试剂,而且所使用的试剂还可回收循环利用,进一步降低了工艺成本,减轻了对环境的危害。
[0029]
总之,本发明提供的回收方法具有高效率、低成本、环境友好、适用性广等优点,具有工业化应用的潜力。

附图说明

[0030]
图1为本发明所述的废旧涤棉混纺织物回收方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0031]
本发明提供了一种废旧涤棉混纺织物的回收方法,包括以下步骤:
[0032]
S1:将废旧涤棉混纺织物浸入酯类溶剂中,在150~210℃的温度下加热进行涤纶的溶解反应,然后将所得的混合物固液分离,得到涤纶溶液和含有棉纤维的不溶物;
[0033]
S2:向步骤S1得到的涤纶溶液中加入C1~C3的脂肪醇以析出涤纶固体,过滤涤纶固体,重复该操作直至所得的涤纶固体不含酯类溶剂后回收;以及
[0034]
S3:将步骤S1得到的含有棉纤维的不溶物进行纤维溶解,并回收得到纤维素再生纤维;
[0035]
其中,步骤S1中使用的酯类溶剂具有式(1)结构:
[0036]
[0037]
式(1)中,R表示C1~C5的直链或支链烷基,n表示1~3的整数。
[0038]
参照图1,本发明的废旧涤棉混纺织物的回收方法采用化学法,首先使用酯类溶剂将涤纶进行溶解,通过固液分离达到彻底分离涤纶纤维(溶于溶液)和棉纤维(不溶物)的 目的,然后再对所得的涤纶溶液和棉纤维不溶物进行针对性回收处理。本发明的回收方法使用的酯类溶剂为苯甲酸衍生酯的溶剂,毒性小,成本低,且可方便地回收再利用。
[0039]
进一步地,涤纶溶液使用C1~C3的低级脂肪醇处理,使得涤纶固体析出,将其过滤,重复数次直至所得的涤纶固体不含酯类溶剂从而可进行回收。含有棉纤维的不溶物可通过纤维溶解的处理从而得到纤维素再生纤维。在实际应用中,步骤S2、S3可根据实际情况按不同的先后顺序进行处理,顺序不限,也可同时进行处理。
[0040]
在本发明的回收方法中,废旧涤棉混纺织物可以为任意比例涤纶含量的废旧涤棉混纺织物。在根据本发明的一个实施方式中,废旧涤棉混纺织物的含涤量按重量比可以为10%~90%,在一个优选的实施方式中,废旧涤棉混纺织物的含涤量可以为30%~70%。除涤纶外,废旧涤棉混纺织物的其他成分为棉纤维,也可以包含少量涤纶、棉纤维之外的其他种类纤维,这些其他种类的纤维在回收过程中最终以不溶物的形式从体系中分离出来。
[0041]
在本发明的回收方法中,步骤S1使用的酯类溶剂具有上述式(1)结构,其中,R可表示甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基等,优选可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基。n可表示1、2或3的整数,优选为1或2的整数,即苯环上具有一或两个羧酸酯基团,当n表示不为1的整数时,两个或两个以上的取代基团可以位于苯环上任意可能的取代位置。在根据本发明的一个实施方式中,酯类溶剂包括但不限于苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异丁酯、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯等,也可为任意种类的组合。
[0042]
在本发明的回收方法中,按照废旧涤棉混纺织物中涤纶的重量计算,其与酯类溶剂的用量可以为1﹕10~1﹕90的重量比,也可根据实际情况由本领域技术人员进行调节。在根据本发明的一个优选实施方式中,涤纶与酯类溶剂的重量比可以为1﹕20~1﹕50。
[0043]
在本发明的回收方法中,步骤S1中的涤纶的溶解反应一般应使涤纶溶解完全,可由本领域技术人员根据实际情况调节反应时间和温度。在根据本发明的一个实施方式中,反应时间可以为5~60分钟,在一个优选的实施方式中,反应时间可以为10~30分钟。在根据本发明的一个实施方式中,反应温度可以为160~190℃。
[0044]
在本发明的回收方法中,步骤S2中的C1~C3脂肪醇可以为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等常见的低级脂肪醇,加入前可加热至沸腾。在根据本发明的一个实施方式中,脂肪醇可以为甲醇或乙醇。在根据本发明的一个实施方式中,涤纶溶液与甲醇、乙醇等低级脂 肪醇的体积比可以为1﹕15~1﹕50,在一个优选的实施方式中,涤纶溶液与低级脂肪醇的体积比可以为1﹕20~1﹕40。加入甲醇、乙醇等低级脂肪醇之后,可将涤纶溶液降温至45~65℃以析出涤纶固体,在一个优选的实施方式中,可将涤纶溶液降温至55~65℃以析出涤纶固体。
[0045]
在本发明的回收方法中,步骤S2的加醇、析出固体、过滤等工艺可根据实际情况进行重复,包括但不限于一次以上。通过重复处理,直至得到纯净的涤纶固体,其中不含有酯类溶剂。在根据本发明的一个实施方式中,为达到更高的回收要求,对于得到的涤纶固体还可通过造粒、预结晶、干燥、固相增粘等处理,以提高涤纶的数均分子量达20000以上,从而达到纺丝切片的要求。
[0046]
在本发明的回收方法中,如图1所示,收集处理涤纶固体之后的低级脂肪醇,还可分别对于其中所含的酯类溶剂以及脂肪醇本身进行回收或提纯以循环利用。由于本发明使用的酯类溶剂沸点远高于低级脂肪醇,因此可通过降温析晶、蒸馏、精馏等本领域常见方式回收酯类溶剂和脂肪醇。在根据本发明的一个实施方式中,分离出涤纶固体后,再将剩余的脂肪醇溶液继续降温至20~40℃以析出酯类溶剂晶体,在一个优选的实施方式中,降温至20~25℃以析出酯类溶剂晶体,回收酯类溶剂晶体后,剩余的脂肪醇通过蒸馏等方式提纯后可循环利用。在根据本发明的另一个实施方式中,也可采用蒸馏或精馏方式分别回收酯类溶剂以及脂肪醇。
[0047]
在本发明的回收方法中,含有棉纤维的不溶物可通过现有的方法或试剂回收再生纤维,由于棉纤维不溶物与涤纶纤维得到了全面、彻底地分离,因此即使采用现有方法也可以达到回收高纯度棉纤维的目的。在根据本发明的一个实施方式中,步骤S3可进一步包括以下处理过程:向含有棉纤维的不溶物中加入抗氧化剂、双氧水以及4-甲基吗啉-N-氧化物的混合物进行纤维溶解,再经过湿法纺丝制得纤维素再生纤维后回收。
[0048]
在根据本发明的一个实施方式中,抗氧化剂包括但不限于邻苯二酚、1,2,3-苯三酚、没食子酸丙酯、2,6-二叔丁基对甲酚、五倍子酸、五倍子酸的甲、乙、丙或异丙酯等,也可为任意种类的组合,在一个优选的实施方式中,抗氧化剂的重量可以为混合物重量的0.5%~3%,在一个更优选的实施方式中,抗氧化剂的重量可以为混合物重量的1%~2%。
[0049]
在根据本发明的一个实施方式中,混合物中的双氧水浓度可以为3%~8%,在一个优选的实施方式中,双氧水浓度可以为5%~7%。双氧水可起到一定的漂白、脱色作用。
[0050]
在根据本发明的一个实施方式中,含有棉纤维的不溶物与4-甲基吗啉-N-氧化物等混合物的重量比可以为1﹕99~14﹕86,在一个优选的实施方式中,含有棉纤维的不溶物与 混合物的重量比可以为9﹕91~12﹕88。在根据本发明的一个实施方式中,纤维溶解可以在加热条件下进行,例如以下过程:先于70~85℃下溶胀10~30min,之后升温至90~100℃溶解60~90min,在一个优选的实施方式中,纤维溶解还可以为以下过程:先于75~85℃下溶胀20~25min,之后升温至90~95℃溶解60~75min。纤维溶解后,将所得溶液中的其他不溶纤维等固体杂质过滤掉,剩余的纤维溶液可选用常见的回收方法如湿法纺丝等方法回收纤维素再生纤维。
[0051]
在本发明的回收方法中,固液分离、过滤等分离步骤的操作可选用本领域常见的操作,包括但不限于抽滤法、(高速)离心法、沉淀法、或它们的组合。
[0052]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将进一步描述本发明的示例性实施例的技术方案。
[0053]
以下实施例所使用的化学试剂如无特别说明则为市售商品且为分析纯,以下实施例所使用的操作或仪器如无特别说明则为本领域常见的操作或仪器。以下实施例中所述的比例、比值、含量等如无特别说明则为重量比。
[0054]
实施例1
[0055]
将涤/棉混纺比例为50/50的废旧蓝色牛仔织物2g,浸入装有25g对苯二甲酸二甲酯的烧瓶中,于170℃的温度下加热25min。待涤纶完全溶解后,将棉纤维等不溶物过滤取出,并将所得的涤纶溶液投入到热的1L甲醇中,温度降至50℃,由抽滤法收集析出的涤纶固体,之后将该涤纶固体再投入到新鲜的甲醇中,重复上述过程若干次,使得到的涤纶固体不再含对苯二甲酸二甲酯溶剂,并使用增粘机使其分子量达到纺丝级涤纶切片的要求。
[0056]
将上述所收集的甲醇溶液继续降温到25℃,利用高速离心机收集析出的对苯二甲酸二甲酯固体,而剩余的甲醇溶液经过蒸馏提纯后可重复使用。
[0057]
取出的棉纤维等不溶物则加入到230ml的4-甲基吗啉-N-氧化物混合物中,其中还含有2%的没食子酸丙酯和6%的双氧水,并先在80℃时溶胀20min,再升温到95℃溶解60min,使纤维素充分溶解后过滤掉不溶的其他纤维等杂质,并经湿法纺丝制得接近无色的纤维素再生纤维。
[0058]
分别将得到的涤纶固体和纤维素再生纤维进行清洗并在80℃的鼓风烘箱中干燥6h后称重,涤纶固体的回收率为90%,纤维素再生纤维的回收率为94%。
[0059]
实施例2
[0060]
将涤/棉混纺比例为65/35的废旧混纺织物2g,浸入装有60g苯甲酸丙酯的烧瓶中, 于180℃的温度下加热15min。待涤纶完全溶解后,将棉纤维等不溶物取出,并将所得的涤纶溶液投入到热的1.2L乙醇中,温度降至55℃,由抽滤法收集析出的涤纶固体,之后将该涤纶固体再投入到新鲜的乙醇中,重复上述过程若干次,直至得到的涤纶固体不再含苯甲酸丙酯溶剂,并使用增粘机使其分子量达到纺丝级涤纶切片的要求。
[0061]
将上述所收集的乙醇溶液进行蒸馏提纯,得到的蒸馏物为乙醇,剩余物为苯甲酸丙酯。
[0062]
取出的棉纤维等不溶物则加入到220ml的4-甲基吗啉-N-氧化物的混和物中,其中含有1%五倍子酸丙酯和7%双氧水,并先在75℃时溶胀15min,再升温到90℃溶解70min,使纤维素充分溶解后过滤掉不溶的其他类型纤维,并经湿法纺丝制得接近无色的纤维素再生纤维。
[0063]
分别将得到的涤纶固体和纤维素再生纤维进行清洗并在80℃的鼓风烘箱中干燥6h后称重,得到的涤纶固体的回收率为92%,纤维素再生纤维的回收率为93%。
[0064]
虽然为了说明本发明,已经公开了本发明的优选实施方案,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离权利要求书所限定的本发明构思和范围的情况下,可以对本发明做出各种修改、添加和替换。

权利要求书

[权利要求 1]
一种废旧涤棉混纺织物的回收方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:将废旧涤棉混纺织物浸入酯类溶剂中,在150~210℃的温度下加热进行涤纶的溶解反应,然后将所得的混合物固液分离,得到涤纶溶液和含有棉纤维的不溶物; S2:向步骤S1得到的涤纶溶液中加入C1~C3的脂肪醇以析出涤纶固体,过滤所述涤纶固体,重复所述操作直至所得的涤纶固体不含所述酯类溶剂后回收;以及 S3:将步骤S1得到的含有棉纤维的不溶物进行纤维溶解,并回收得到纤维素再生纤维; 其中,所述步骤S1中使用的酯类溶剂具有式(1)结构: 式(1)中,R表示C1~C5的直链或支链烷基,n表示1~3的整数。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述废旧涤棉混纺织物的含涤量按重量比为10%~90%。
[权利要求 3]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S1中使用的酯类溶剂选自苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异丁酯、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯中的一种或多种的组合。
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的回收方法,其特征在于,所述废旧涤棉混纺织物中,涤纶的重量与所述酯类溶剂的重量比为1﹕10~1﹕90。
[权利要求 5]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S1中,涤纶的溶解反应的反应时间为5~60分钟。
[权利要求 6]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述涤纶溶液与脂肪醇的体积比为1﹕15~1﹕50,加入所述脂肪醇后,降温至45~65℃以析出涤纶固体。
[权利要求 7]
根据权利要求6所述的回收方法,其特征在于,所述脂肪醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或多种的组合。
[权利要求 8]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S2还包括将所得的涤纶固体进行增粘至达到纺丝切片的要求。
[权利要求 9]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S2还包括过滤出所述涤纶固体之后分别回收并再利用所述脂肪醇和所述酯类溶剂。
[权利要求 10]
根据权利要求1所述的回收方法,其特征在于,所述步骤S3包括:向含有棉纤维的不溶物中加入抗氧化剂、双氧水以及4-甲基吗啉-N-氧化物的混合物进行纤维溶解,再经过湿法纺丝制得纤维素再生纤维后回收。
[权利要求 11]
根据权利要求10所述的回收方法,其特征在于,所述含有棉纤维的不溶物与所述混合物的重量比为1﹕99~14﹕86。
[权利要求 12]
根据权利要求10所述的回收方法,其特征在于,所述抗氧化剂选自邻苯二酚、1,2,3-苯三酚、没食子酸丙酯、2,6-二叔丁基对甲酚、五倍子酸、五倍子酸的甲、乙、丙或异丙酯中的一种或多种的组合,所述抗氧化剂的重量为所述混合物重量的0.5%~3%。
[权利要求 13]
根据权利要求10所述的回收方法,其特征在于,所述双氧水的重量为所述混合物重量的3%~8%。
[权利要求 14]
根据权利要求10所述的回收方法,其特征在于,所述纤维溶解过程包括:先于70~85℃下溶胀10~30min,之后升温至90~100℃溶解60~90min。

附图

[ 图 0001]