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CN115319959A - 一种高分子材料分拣介质及其分拣方法 - Google Patents

一种高分子材料分拣介质及其分拣方法 Download PDF

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CN115319959A CN202210960572.9A CN202210960572A CN115319959A CN 115319959 A CN115319959 A CN 115319959A CN 202210960572 A CN202210960572 A CN 202210960572A CN 115319959 A CN115319959 A CN 115319959A
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叶茗玉
陈熙玥
陈漪为
周丽霞
凌劲桦
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Suyuan Experimental School Of Guangzhou No 2 Middle School
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Abstract

本发明公开了一种高分子材料分拣介质及其分拣方法，属于高分子材料技术领域。本发明的高分子材料分拣介质为组分1和组分2形成的均一体系，其中组分1为粘度为13～15的有机溶液；组分2为粘度为8～9的有机溶液，组分1和组分2的体积比为1:3～7。本发明采用具有特定的组分1和组分2形成的均一系统作为高分子材料分拣介质，具有良好的混溶效果，可以形成均一稳定的体系，分拣介质密度均匀稳定，更有利于准确鉴别塑料的种类，能够更好实现高分子材料的分拣。且本发明的特定的组分1和组分2还具有较低粘度，可以在高分子材料分拣过程中减少对分拣物的粘附，降低分拣介质的损耗。

Description

一种高分子材料分拣介质及其分拣方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种高分子材料分拣介质及其分拣方法。
背景技术
要实现废弃塑料循环利用，首先要对塑料按照其不同的种类进行分拣，生活垃圾中废弃塑料的种类较多，目前对于废弃塑料的回收采用的方法有人工分拣法和盐水分选法，但是人工分选的方法效率低，准确率低，同时工作环境差，所以有很大的弊端；盐水分选是利用不同氯化钠溶液密度不同来分选塑料，虽然效率提高，但是适用于分离密度大于1.0g/cm3的品种，对于密度小于1.0g/cm3样品难以准确的进行分离。同时，氯化钠溶液被废弃，极其容易导致土地盐碱化，造成环境污染。同时利用各种塑料分拣介质回收分拣塑料的过程中还存在分拣介质的损耗，也会造成塑料回收成分的增加。
现有技术公开了一种分拣塑料的方法，其为了实现POM和PVC的分拣需要经过六步处理：第一步，将待分拣的各种塑料投入水中，分别得到漂浮于水面的第一漂浮类和沉入水底的第一沉降类；第二步，将第一步得到的第一漂浮类投入密度为0.93～0.95g/cm3的乙醇水溶液中，分别得到漂浮于液面的第二漂浮类和沉入溶液底部的第二沉降类；同时将第一沉降类投入密度为1.22～1.30g/cm3的盐水中，得到漂浮于液面的第三漂浮类和沉入溶液底部的第三沉降类；第三步，将第二步得到的第二漂浮类投入密度为0.85～0.90g/cm3的乙醇水溶液中，沉入溶液底部的为LDPE，浮在溶液液面的为PP；同时将第二沉降类投入密度为0.91～0.92g/cm3的乙醇溶液中，沉入溶液底部的为HDPE，浮在溶液液面的为EPR；同时将第二步得到的第三漂浮类投入密度为1.08～1.20g/cm3的盐水溶液中，得到漂浮于液面的第四漂浮类和沉入溶液底部的第四沉降类；再将第二步得到的第三沉降类投入密度为1.30～1.80g/cm3的盐水溶液中，得到漂浮于液面的UP和沉入溶液底部的第五沉降类；第四步，将第三步得到的第四漂浮类投入密度为1.04g/cm3的盐水溶液中，沉入溶液底部的为PS，浮在溶液液面的为ABS；同时将第四沉降类投入密度为1.17g/cm3的盐水溶液中，沉入溶液底部的为PMMA，浮在溶液液面的为PAN；同时将第三步得到的第五沉降类投入密度为1.22～1.29g/cm3的盐水溶液中，得到漂浮于液面的PC和沉入溶液底部的第六沉降类；第五步，将第四步得到的第六沉降类投入密度为1.406～1.410g/cm3的盐水溶液中，得到漂浮于液面的PF和沉入溶液底部的为第七沉降类；第六步，将第五步得到的第七漂浮类投入密度为1.411g/cm3的盐水溶液中，沉入溶液底部的为POM，浮在溶液液面的为PVC。循环经过不同密度的乙醇水溶液和盐水溶液分拣，不仅分拣过程相当繁琐，且无法解决盐水分拣带来的污染问题，也无法解决分拣介质的损耗问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有高分子材料分拣存在分拣过程繁琐，且分拣介质存在环境污染和损耗率大的缺陷和不足，提供一种高分子材料分拣介质，通过特定组分1和组分2混合形成均一体系不仅可以很好地实现密度差异较小的低密度高分子材料的分拣，且分拣过程中降低了介质损耗，分拣介质环保无污染。
本发明的另一目的在于提供一种高分子材料分拣方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高分子材料分拣介质，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为粘度为13～15的有机溶液，组分2为粘度为8～9的有机溶液，且组分1和组分2的吸水率均≤0.2％，
组分1和组分2的体积比为1:3～7。
其中，需要说明的是：
本发明的高分子材料分拣介质采用组分1和组分2复配，两者混合均匀，有利于准确的鉴别出塑料的种类，同时降低测试时的分拣介质损耗。
其中组分1和组分2的粘度限制一方面可以控制复配分拣介质的粘度，分拣过程中不会因为粘度过大而导致待分拣物难以达到悬浮和沉降状态，均处于悬浮状态，从而影响分拣的准确性。另一方面，通过组分1和组分2的粘度控制还可以减少分拣介质在待分拣物表面的粘附，避免在分拣过程中分拣介质的带出流失，造成分拣介质的大量损耗，影响回收的经济效益，同时可以延长分拣介质的使用时间，提高生产效率。
且为本发明的分拣介质中组分1和组分2均为吸水率≤0.2％的不吸水物质，在分拣过程中分拣介质也不会因为吸水而失稳，不会造成分拣介质的密度波动，从而更有利于提升分拣的准确性。
在具体的高分子材料分拣过程中，可以根据具体的分拣密度需要，调整组分1和组分2的体积比得到合适的分拣介质。
在具体实施方式中，本发明的高分子材料分拣介质中的组分1和组分2的有机溶液的粘度通过GB/T 266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定，具体操作如下：
所述有机溶液的粘度通过如下方法测定：在20℃下，由恩氏粘度计中流出200mL有机溶剂的时间与20℃时流出200mL蒸馏水所需时间之比即为粘度。
在具体实施方式中，优选地，所述组分1为蓖麻油，优选组分1的密度为0.955～0.970g/cm3。
在具体实施方式中，优选地，所述组分2为大豆油、花生油、调和油、葵花籽油中的一种或几种，优选组分2的密度为0.91～0.92g/cm3。
在具体实施方式中，采用组分1为蓖麻油，组分2为大豆油、花生油、调和油等成分，不仅密度低于1.0g/cm3可以复配实现低密度高分子材料的分拣，且上述组分均为植物中提炼而来，具有很好的生物可降解性，废弃后不会对环境特别是土壤造成严重破坏，相反，如果经过堆肥处理，还可能增加土壤的肥力，更加环保低碳。
同时优选花生油和蓖麻油或蓖麻油和葵花籽油的高分子材料分拣介质中组分能够相互混溶，形成的均一体系非常稳定，不会出现分层现象，更有利于高分子材料。两种油按照一定的比例复配以后得到密度值在0.92-0.93g/cm3之间的均匀稳定的溶液，可以准确鉴别密度低且密度差异大的塑料种类的分拣，例如LDPE、HDPE和PP的分拣。且在达到密度要求的同时，花生油和葵花籽油还具有较小粘度，可以同降低测试时的分拣介质损耗。
本发明的高分子材料分拣方法适用于各类高分子材料的分拣，尤其是对于目前常规方法难以实现分拣的密度＜1.0g/cm3的塑料。在具体的塑料分拣中，本发明采用组分1和组分2可以复配得到密度在0.916-0.991g/cm3的不同密度的溶液，可以实现密度在1.0g/cm3以下且密度差异较少的塑料的分拣。
例如组分1为蓖麻油，23℃下的密度是0.96g/cm3，组分2为花生油，23℃下的密度是0.91g/cm3，采用花生油和蓖麻油即可配置出可以准确分拣LDPE、HDPE、PP的高分子材料分拣介质。
在具体实施方式中，优选地，所述高分子材料为密度为0.89～0.96g/cm3的塑料。
优选地，所述高分子材料包括低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE和聚丙烯PP中的两种或多种。
本发明还具体保护一种所述高分子材料分拣介质在分拣回收塑料中的应用。
本发明还具体提供一种高分子材料的分拣方法，具体操作如下：
将不同密度的高分子材料的混合物同时放入所述高分子材料分拣介质中，分别从漂浮层、悬浮层和沉淀池分离得到不同密度的高分子材料。
例如通常LDPE的密度值为0.92-0.93g/cm3，HDPE的密度值为0.94-0.96g/cm3，PP的密度为0.89-0.91g/cm3。将其置于按照如下方法配置的高分子材料分拣介质中：量取80mL花生油和20mL蓖麻油配置出密度为0.92g/cm3的溶液，
可以观察到，HDPE直接下沉，LDPE悬浮在溶液中，PP浮在溶液上层，可以准确的将密度低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP鉴别和分类。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用具有特定的组分1和组分2形成的均一系统作为高分子材料分拣介质，组分1和组分2为不吸水物质且具有良好的混溶效果，可以形成均一稳定的体系，分拣介质密度均匀稳定，更有利于准确鉴别塑料的种类，能够更好实现高分子材料的分拣。
且本发明的特定的组分1和组分2还具有较低粘度，可以在高分子材料分拣过程中准确区分不同分拣物质的状态实现准确分拣，同时减少对分拣物的粘附，降低分拣介质的损耗。
附图说明
图1为实施例5的HDPE、LDPE、PP在高分子材料分拣介质中的浮沉情况，A为俯视图，B为正视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
其中，本发明的原料来源说明如下：
蓖麻油：河南省华龙药业有限公司
花生油：胡姬花。
大豆油：金龙鱼。
调和油：金龙鱼。
葵花籽油：金龙鱼。
甘油：市购。
氯化钠为市购。
实施例1
一种高分子材料分拣介质，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为蓖麻油，粘度为14，密度为0.96g/cm3，吸水率为0，
组分2为花生油，粘度为8，密度为0.91g/cm3，吸水率为0，
将组分1和组分2按照1:4的比例混合均匀，得到均一体系即为高分子材料分拣介质。
在20℃下，由恩氏粘度计中流出200mL组分1的时间与20℃时流出200mL蒸馏水所需时间之比即为组分1的粘度。
在20℃下，由恩氏粘度计中流出200mL组分2的时间与20℃时流出200mL蒸馏水所需时间之比即为组分2的粘度。
实施例2
一种高分子材料分拣介质，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为蓖麻油，粘度为14，密度为0.96g/cm3，吸水率为0，
组分2为大豆油，粘度为8.5，密度为0.915g/cm3，吸水率为0，
将组分1和组分2按照1:7的比例混合均匀，得到均一体系即为高分子材料分拣介质。
其中，组分1和组分2的粘度通过GB/T 266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定，同实施例1。
实施例3
一种高分子材料分拣介质，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为蓖麻油，粘度为14，密度为0.96g/cm3，吸水率为0，
组分2为调和油，粘度为9，密度为0.92g/cm3，吸水率为0，
将组分1和组分2按照1:3的比例混合均匀，得到均一体系即为高分子材料分拣介质。
其中，组分1和组分2的粘度通过GB/T 266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定，同实施例1。
实施例4
一种高分子材料分拣介质，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为蓖麻油，粘度为14，密度为0.96g/cm3，吸水率为0，
组分2为葵花籽油，粘度为8，密度为0.92g/cm3，吸水率为0，
将组分1和组分2按照1:3的比例混合均匀，得到均一体系即为高分子材料分拣介质。
其中，组分1和组分2的粘度通过GB/T 266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定，同实施例1。
实施例5～8
一种高分子材料的分拣方法，具体操作如下：
将超声清洗的LDPE(密度0.922g/cm3)、HDPE(密度0.948g/cm3)、PP(密度0.899g/cm3)样品同时放入到实施例1制备的高分子材料分拣介质溶液(200g)中，可以观察到，HDPE直接下沉，LDPE悬浮在溶液中，PP浮在溶液上层，结果如图1所示，说明通过配置合适密度的测试媒介可以准确的将密度低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP鉴别和分类。
其中，实施例6与实施例5操作相同，区别在于将LDPE、HDPE、PP样品同时放入到实施例2制备的高分子材料分拣介质溶液中。
其中，实施例7与实施例5操作相同，区别在于将LDPE、HDPE、PP样品同时放入到实施例3制备的高分子材料分拣介质溶液中。
其中，实施例8与实施例5操作相同，区别在于将LDPE、HDPE、PP样品同时放入到实施例4制备的高分子材料分拣介质溶液中。
实施例9
一种高分子材料的分拣方法，具体操作如下：
将超声清洗的未知塑料1(密度0.98g/cm3)和未知塑料2(密度0.90g/cm3)样品同时放入到实施例1制备的高分子材料分拣介质(200g)溶液中，可以观察到，未知塑料1下沉，未知塑料2上浮。
对比例1
一种高分子材料的分拣方法，具体操作如下：
将超声清洗的LDPE、HDPE、PP样品同时放入到质量浓度2％的氯化钠溶液中，可以观察到，LDPE、HDPE、PP样品都是上浮的，无法将密度低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP鉴别和分类。
对比例2
一种高分子材料的分拣方法，具体操作如下：
将超声清洗的LDPE、HDPE、PP样品同时放入到甘油的乙醇溶液(甘油的体积浓度为25％)中，可以观察到，HDPE直接下沉，LDPE悬浮在溶液中，PP浮在溶液上层，该分拣介质初次使用可以准确的将密度低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP鉴别和分类。但是甘油的乙醇溶液存在吸水问题，在静置24h后分拣介质的密度出现了明显波动，影响分拣的准确性。且甘油的乙醇溶液还存在乙醇挥发问题，影响环境，危害健康。
根据实施例1通过GB/T 266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定甘油的粘度为20。
结果检测
上述实施例1～8的分拣现象表明本发明的高分子材料分拣介质可以准确实现高分子材料的分拣，具有良好的混溶效果，可以形成均一稳定的体系，分拣介质密度均匀稳定，静置24h后仍然为均一稳定体系，未出现分层现象，更有利于准确鉴别塑料的种类。
对于本发明的高分子材料分拣介质的损耗率的降低效果可以通过如下方法来检测：
称取上述实施例1～4配置好的高分子材料分拣介质200g，根据实施例5的方法样品在高分子材料分拣介质中进行分拣，重复100次后测试剩余溶液的质量m，损耗率为：
X％＝(200-m)/200*100％。
具体检测结果如下表1：
表1.各实施例和对比例的分拣介质损耗率测定结果。
Figure BDA0003789353510000071
Figure BDA0003789353510000081
从结果中可以看出，采用本发明的高分子材料分拣介质，通过特定的组分1和组分2的复配，不仅可以充分互溶，形成长效稳定均一体系，实现密度不同的高分子材料的分拣，尤其是低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP鉴别和分类。
同时从表1中的损耗率测定结果可以看出，本发明的特定粘度的组分复配可以降低分拣过程中分拣介质的损耗，相对于同样可以实现LDPE、HDPE、PP的鉴别和分类的甘油水溶液，本发明的高分子材料分拣介质的损耗率可降低至1.3％，远低于甘油乙醇溶液的4.2％。
同时对比例1为目前一般采用的盐水分拣方法，其虽然损耗率不高，但显然对于密度低于1.0g/cm3且差异密度差异较小的LDPE、HDPE、PP无法实现相关的鉴别和分类。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高分子材料分拣介质，其特征在于，所述介质为组分1和组分2形成的均一体系，
其中组分1为粘度为13～15的有机溶液，组分2为粘度为8～9的有机溶液，且组分1和组分2的吸水率均≤0.2％，
组分1和组分2的体积比为1:3～7。
2.如权利要求1所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述有机溶液的粘度通过GB/T266-1988石油产品恩氏粘度测定法测定。
3.如权利要求2所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述组分1为蓖麻油。
4.如权利要求3所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述组分2为大豆油、花生油、调和油、葵花籽油中的一种或几种。
5.如权利要求4所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述组分1为蓖麻油，组分2为花生油或葵花籽油。
6.如权利要求1所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述高分子材料为密度＜1.0g/cm3的塑料。
7.如权利要求6所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述高分子材料为密度为0.89～0.96g/cm3的塑料。
8.如权利要求7所述高分子材料分拣介质，其特征在于，所述高分子材料包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯中的两种或多种。
9.一种权利要求1～8任意一项所述高分子材料分拣介质在分拣回收塑料中的应用。
10.一种高分子材料的分拣方法，其特征在于，包括如下步骤：
将不同密度的高分子材料的混合物同时放入权利要求1～8任意一项所述高分子材料分拣介质中，分别从漂浮层、悬浮层和沉淀层分离得到不同密度的高分子材料。
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