當(dāng)今，全世界都認(rèn)識到了回收和利用廢棄物的重要性，其中包括大量的高分子材料。首先，可以減少廢棄物對環(huán)境的污染；其次可以循環(huán)利用、節(jié)約資源；最后可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
聚酯(PET，聚對苯二甲酸乙二醇酯)是一種很重要的高分子材料，主要用于生產(chǎn)纖維、聚酯瓶、薄膜等。關(guān)于聚酯的回收和利用許多國家和機(jī)構(gòu)采取了措施。1997年4月日本甚至頒布了“包裝容器回收再利用法”法規(guī)；美國杜邦提出了環(huán)保哲學(xué)的聚酯新產(chǎn)品AkraTM，這是一種資源的零廢物再生、節(jié)約能源、保護(hù)資源、保護(hù)地球的產(chǎn)品；90年代中期，歐洲共同體及其成員國一再提出將聚酯回收作為一個(gè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并且建立了越來越多的強(qiáng)制性規(guī)定。意大利根據(jù)EEC條約，規(guī)定由市政府組織和管理塑料的分類收集，由塑料回收組織將其回收再生。作為世界上最大的塑料回收商，美國Wellman公司第一個(gè)看到廢料回收的潛在市場。通過將聚酯容器和生產(chǎn)廢料加工成有用的薄片或粒子，他們建立了第一條聚酯包裝和纖維再生的回收鏈。1993年他們推出了第一種用廢聚酯制造的聚酯紡織纖維（Fortrel Eco Spun）。這是一種全新的纖維，由100％的回收塑料瓶制得，可用于服裝、家庭裝飾、機(jī)織針織的背包及毯子、T恤、運(yùn)動(dòng)服、軟包和襪子等。目前，Wellman擁有世界最大、最先進(jìn)的塑料回收設(shè)備，通過合適的熔融擠出過程將普通的聚酯容器轉(zhuǎn)變成有價(jià)值的聚酯和純凈的聚酯產(chǎn)品。日本東洋紡公司用再生聚酯原料生產(chǎn)出REPET各種最終產(chǎn)品，如各種衣物、手套、包、窗簾、雨傘及汽車內(nèi)墊等。1996年起，日本可樂麗公司通過熱處理將聚酯地毯(包括絨毛、基布和粘合劑)回收制成家用瓷磚和粗地毯等。1996年起，帝人公司從再生工廠購買回收聚酯碎片和粒子，再進(jìn)一步精制加工成為聚酯纖維的原料——聚酯粒子。
1廢料來源
廢聚酯的來源主要有兩部分，一部分是聚酯纖維生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的廢料、邊角料；第二部分則是廢棄的聚酯包裝，如聚酯瓶等。
在聚酯纖維的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)廢料是在聚合、切粒、熔融紡絲及牽伸/熱處理等不同階段產(chǎn)生的。除了生產(chǎn)廢料，TDG、纖維或長絲的次品也可用于回收。這種廢聚酯較干凈，可直接再利用。在一條高效纖維生產(chǎn)線上，產(chǎn)生的廢料或廢品的比例大約是2%。
聚酯瓶是美國杜邦(DuPont)公司最先開發(fā)的，1974年正式公開其專利。繼而同百事可樂(Pepsicola)公司、辛辛那提(Cincinnati)公司聯(lián)合發(fā)明了雙向拉伸吹塑成型機(jī)，l976年在美國“百事可樂”與“可口可樂”開始商品化生產(chǎn)。聚酯瓶具有重量輕、強(qiáng)度高、耗能小、透明、保香、隔氣、衛(wèi)生、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展迅速。目前世界上各個(gè)國家和地區(qū)紛紛以聚酯瓶取代玻璃瓶，廣泛用于包裝碳酸飲料、礦泉水、調(diào)味品、化妝品、醫(yī)藥和農(nóng)藥等方面。回收的聚酯瓶往往帶有污染物，必須經(jīng)過分離先除去污染物和附加物才能進(jìn)行回收利用。
2回收技術(shù)
2.1物理回收
聚酯廢料的物理回收工藝是指將固體廢料在擠壓機(jī)里熔融然后切成粒(切片)，或熔融后直接去加工成有附加值的產(chǎn)品，例如粗旦纖維(3dpf)、制成填充物的中空纖維，特別是用于生產(chǎn)取向絲、紡液染色纖維、長絲及打包帶。回收的聚酯切片通過在一個(gè)雙螺桿擠壓機(jī)里混合制成混紡紗/混合物及礦物鋼化混合物，再去加工成工程塑性原料。
物理回收大致包括以下幾個(gè)步驟:
分離和清洗;
上漿和增稠;
廢料的干燥和混合;
擠出伴隨排氣;
切粒或熔體直接紡絲制成絲束或POY;
接下來的工序是制成帶子、膜片或強(qiáng)熱塑性纖維混合物。
聚酯瓶子和容器類的包裝廢料壓碎后，其中可能含有其他原料，如PE、PP、PVC和紙。所以，這些不同的原料需進(jìn)行分離并經(jīng)清洗去除膠和鍍層之類的雜質(zhì)。
瓶子廢料被壓成薄片以利回收，纖維繩和絲廢料被截切機(jī)切成很小尺寸壓實(shí)后輸入擠壓機(jī)。
2.2化學(xué)回收
化學(xué)回收是利用醇解和水解使聚酯解聚成對苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)、對苯二甲酸(TPA)等單體或含幾個(gè)對苯二甲酸單元的對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)低聚物，然后再將單體或低聚物重新聚合成聚酯。醇解分為乙二醇醇解和甲醇醇解。
2.2.1乙二醇醇解
這一方法由美國杜邦公司于60年代開發(fā)。該工藝通過加入過量乙二醇并加熱和攪拌，將PET解聚成BHET低聚物，然后將該低聚物加到縮聚工序中，縮聚成PET。
乙二醇醇解由于是部分降解而不是徹底降解，因而成本相對較低。反應(yīng)得到的高純度BHET可直接用于生產(chǎn)纖維級聚酯。經(jīng)測試，用這一工藝生產(chǎn)PET紡絲制成的纖維與用純PET紡制成的纖維在質(zhì)量方面無實(shí)質(zhì)性的差異。但乙二醇醇解法有一定的局限性：回收對象100％為PET均聚物、不含天然纖維或其他合成材料。
2.2.2甲醇醇解
甲醇醇解原理是廢PET與甲醇反應(yīng)得到DMT和乙二醇，DMT可轉(zhuǎn)化為對苯二甲酸或直接用作PET原料。甲醇醇解的化學(xué)反應(yīng)是DMT與EG酯交換反應(yīng)生成PET的逆反應(yīng)。
傳統(tǒng)的甲醇醇解工藝盡管解聚反應(yīng)比較簡單，但產(chǎn)品提純卻要復(fù)雜得多。如果PET片中還有共聚單體，分離的難度就相應(yīng)增加。有一些工藝將醇解后的產(chǎn)物以蒸汽的形式而不是液體的形式從反應(yīng)器中取出。
2.2.3水解
水解的原理主要是PET同水反應(yīng)，將PET降解為TPA和EG。當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，PET會發(fā)生水解，水解速度隨溫度上升而加快。但要深度水解得到TPA(高純度對苯二甲酸)和EG，則必須在酸堿催化或高溫高壓條件下進(jìn)行。由于水解要求反應(yīng)條件較高，與其他方法相比，投資成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本要高出許多。
這三種回收工藝各有特點(diǎn),具體比較見表1。表1三種回收工藝的特點(diǎn)
項(xiàng)目甲醇醇解乙二醇醇解水解
回收產(chǎn)品DMT、EG混合BHETTPA、EG
投資高低高
需先除去的雜質(zhì)顏料及其它一些污染物(PE、PVC等)顏料、PE、PVC等顏料、PE、PVC等
裝置規(guī)模50kt/a-80kt/a可大可小50kt/a或以上
工業(yè)化情況工業(yè)化工業(yè)化未工業(yè)化
主要技術(shù)持有者柯達(dá)、杜邦公司
此外，近年來出現(xiàn)了超臨界甲醇醇解法。中國科學(xué)院化學(xué)研究所開發(fā)了四氫呋喃共聚法，向廢聚酯中加入四氫呋喃，采用特定的催化劑使之形成共聚體，這種共聚體由高分子的軟硬鏈組成，是一種很好的工程塑料。日本KobeSteel公司推出了超臨界水水解法，這種技術(shù)采用超臨界水將廢聚酯水解制TPA和乙二醇，據(jù)該公司稱這種工藝回收生產(chǎn)的TPA純度超過99％。
3利用
3.1服裝用纖維
美國赫斯特•塞拉尼斯公司用50%再生聚酯制成2.47dtex滌綸長絲TreviraⅡ，開發(fā)了起毛織物“Polartec”，據(jù)加工織物的馬爾登紡織廠稱，制成的織物與100%新的合成聚酯沒有區(qū)別。福州恒利化纖公司用可口可樂瓶采用包覆法開發(fā)了滌綸色纖，產(chǎn)品供不應(yīng)求。
3.2填絮纖維
美國赫斯特•塞拉尼斯公司還開發(fā)了“TreviraLoft”中空纖維(6.6－9.9gdtex)，產(chǎn)品具有良好的保溫性、柔軟性。美國carleecorp公司用再生聚酷制成“Ecospun”中空短纖維，作絮棉填充料。此外，赫斯特•塞拉尼斯公司開發(fā)的“TreviraLoftHV”中空三角形截面纖維的中空度達(dá)22%，是作墊子、家具填充物的上乘材料。意大利O.K.V公司將聚酯廢棉等物通過開松均勻進(jìn)入特殊的模具變成汽車內(nèi)的保溫層，我國桑塔那汽車就是從該公司購買這樣的保溫層。
3.3包裝用聚酯瓶
伊斯特曼公司將回收聚酯全部制成飲料、藥品和普通食品的包裝瓶(袋)。1993年美、英、澳大利亞三國合作研究了“多層重復(fù)系統(tǒng)”回收聚酯包裝容器項(xiàng)目。澳大利亞政府已批準(zhǔn)在食品包裝中使用。這種包裝容器由內(nèi)、外、中三層組成，內(nèi)外兩層為新聚酯，中間一層為回收聚酯膜。
3.4非織造布
赫斯特.塞拉尼斯公司用再生聚酯纖維制造非織造布，作滌綸短纖維捆包材料，代替聚丙烯布。
3.5聚酯混凝土
美國奧斯汀的得克薩斯大學(xué)研究了用廢聚酯制造混凝土的方法。即，將廢聚酯用乙烯、丙烯或新戊二醇降解成二元醇的單體或齊聚物，再與不飽和二元酸或酸酐反應(yīng)生成不飽和聚酯，再溶于苯乙烯中，加入自由基引發(fā)劑、促進(jìn)劑加聚交聯(lián)，使粘度為0.1一0.5Pa•s，最后加入粉煤灰，制成混凝土。該混凝土可承受很高的壓縮、拉伸、彎曲力，可用于地磚、機(jī)器底座、機(jī)床部件、鐵軌枕木、建筑預(yù)制板、廢酸排泄管、接線盒和高壓絕緣件等，還可用廢聚酯做成非織造布，繼而作為混凝土的骨架材料，這樣大大降低混凝土的構(gòu)件重量。
3.6聚酯漆
將廢聚酯、EG與甘油在210一270℃下，以Zn(Ac)2作催化劑進(jìn)行醇解酯交換，然后在一定溫度下縮聚，再加入溶劑即可制得高強(qiáng)度絕緣漆。
將廢聚酯與油酸、松香、甘油、季戊四醇等熬煉后，加入催干劑及200號溶劑油、二甲苯，可制得各種清漆、調(diào)和漆。
3.7聚酯涂料
用廢聚酯還可制得彈性地面涂料，即將廢聚酯加入一定量溶劑加熱溶解，再加入增塑劑，充分?jǐn)嚢璩捎拖啵缓蠹尤氲接扇榛瘎⒈┧犷惡退M成的乳液中，聚合、抽單體，調(diào)pH值后過濾即成。
在廢聚酯中加入鄰苯酐、順丁烯二酐、丙二醇進(jìn)行反應(yīng)，可制成不飽和聚酯，用作玻璃鋼的原料。
將廢聚酯解聚，加入第二組分可生產(chǎn)粘合劑、熱熔膠。
總之，廢聚酯利用領(lǐng)域廣闊。
4結(jié)語
聚酯的回收利用前景將取決于以下一些因素：
(1)各國的環(huán)境法則的制定情況。如果環(huán)境法規(guī)對塑料回收利用的要求高，那么對聚酯的回收利用就會有很大的促進(jìn)作用。
(2)新PET樹脂的來源情況。回收PET的經(jīng)濟(jì)性和人們對它需求程度與新PET過剩多少有很大的關(guān)系。
(3)回收PET的應(yīng)用領(lǐng)域是否擴(kuò)大，用量是否增加。
(4)聚酯解聚技術(shù)、回收利用技術(shù)的發(fā)展情況。如果聚酯回收利用技術(shù)發(fā)展較快，將會產(chǎn)生很大促進(jìn)作用。
我國的聚酯生產(chǎn)能力居世界第一，在聚酯生產(chǎn)及加工過程中產(chǎn)生大量的廢料。另外，作為包裝材料使用的聚酯用后幾乎全成為廢料，因此我國的廢聚酯來源是非常可觀的。
隨著聚酯回收利用技術(shù)的不斷進(jìn)步，聚酯回收不僅有利于環(huán)境和工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也能成為帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的產(chǎn)業(yè)。
