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CN120813641A - 用于纯化再生聚合物的方法 - Google Patents

用于纯化再生聚合物的方法

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CN120813641A
CN120813641A CN202480018758.XA CN202480018758A CN120813641A CN 120813641 A CN120813641 A CN 120813641A CN 202480018758 A CN202480018758 A CN 202480018758A CN 120813641 A CN120813641 A CN 120813641A
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CN
China
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polymer
mpa
leaching
solution
reclaimed
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Pending
Application number
CN202480018758.XA
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English (en)
Inventor
迪米特里斯·伊奥安尼斯·科利亚斯
诺曼·斯科特·布罗伊尔斯
约翰·蒙克里夫·莱曼
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Procter and Gamble Co
Original Assignee
Procter and Gamble Co
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Publication date
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Application filed by Procter and Gamble Co filed Critical Procter and Gamble Co
Priority claimed from PCT/US2024/022702 external-priority patent/WO2024211326A1/en
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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

公开了一种用于将再生聚合物纯化为更纯的聚合物的方法。在本发明的实施方案中,该方法涉及获得再生聚合物,用浸出溶剂浸出各种污染物从而产生浸出聚合物,以及然后将该浸出聚合物溶解在溶剂中以产生包含溶解聚合物的第一溶液。将第一溶液沉降、过滤并提取。从所得溶液中分离更纯的聚合物。

Description

用于纯化再生聚合物的方法
技术领域
本发明整体涉及一种用于通过组合浸没浸出步骤和纯化步骤并使用浸出溶剂和加压溶剂将污染的再生聚合物纯化为更纯的聚合物的方法。更具体地,再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合。更纯的聚合物是无色或透明的、无气味且原生态的聚合物。本发明特别适用于纯化聚烯烃,诸如聚乙烯和聚丙烯。
背景技术
合成聚合物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。其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,全球每年生产数亿吨合成聚合物。这些聚合物中的绝大多数是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。另外,由化石来源制造这些合成聚合物导致温室气体(GHG),主要是CO2排放到大气中。
合成聚合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基资源制成的原生塑料的需求,这因此减少GHG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),或者其他普通塑料的混合流,诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚(氯乙烯)(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可以在塑料回收设备(PRF)中将单一流或混合流进一步分选、洗涤和再加工成适用于在塑料加工例如吹塑、型材挤出、注塑和制膜中再使用的粒料。
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,诸如再生PP中的聚乙烯(PE)污染,以及再生聚乙烯(PE)中的PP污染。
这些再循环利用塑料的利用目前由于污染而受到限制,这使得塑料与原生塑料相比价值较低。提高再循环利用率并且降低GHG排放和塑料污染的关键是将污染降低到允许在更多的最终市场,尤其是涉及苛刻应用的那些市场上更广泛利用的水平。
膜是再循环利用的塑料的特殊情况,并且其在组成上主要是聚烯烃。膜为再循环利用提供了尚未解决的独特挑战。再循环利用膜供应流可以分成两个通用类别:1)消费前再循环利用膜,其包括可在产生该膜的相同过程中再使用的工厂内废料/切边和PIR膜,所述膜是由在产生其的相同过程中不使用的工厂内废料产生的膜;以及2) PCR膜,包括商业用后再循环利用膜和家用后再循环利用膜,该商业用后再循环利用膜是已经在商业中使用但不直接由家庭消费者使用的膜(例如,商店后收缩包装、托盘包装、批发袋、家具包装、农用膜等),该家用后再循环利用膜是已经在商业中直接由家庭消费者使用的膜(例如,零售袋、零售食品包装、尿布和卫生产品的外包装、垃圾袋等)。用于再循环利用的PIR膜废料在受控的终端市场的逐个工厂的基础上收集,并且在再循环利用之前可能涉及或可能不涉及(或需要)显著的清洁步骤。在销售点收集PCR膜,并将其运送到专用于膜的各种PRF,以用于各种清洁操作并且最终分销到终端市场。在美国,家用后膜主要在商店回收程序中收集,其中最终消费者将膜返回到本地商店的收集箱。基于膜的PRF收集膜废料,并在分选和清洗后将其运送到终端市场。由于污染,膜再循环利用材料的使用非常有限。膜的污染高于其他形式,这是因为其表面积与体积的比率较高,这使得外部污染的机会更大。目前,大多数基于膜的再循环利用塑料被向下循环到非圆形和有限尺寸的市场中,诸如塑料木材。随着基于膜的废料收集的增长,对塑料木材以外的终端市场的需求是必不可少的。理想地,基于膜的废料将最终发现基于膜的应用中的再利用,从而确保持续循环。
除非污染大大减少,否则终端市场无法增长。考虑到在苛刻的应用中使用的大量膜,重要的是来自这些市场的再循环利用塑料重新进入相同的终端市场以支持循环性。因此,去除甚至更高水平的污染物的能力对于实现循环性和减少GHG排放和塑料污染至关重要。考虑到每次使用的极大表面积和废料在环境中通过空气和水的移动性,塑料污染对于膜甚至更成问题。
尽管污染对于所有终端市场应用都是成问题的,但苛刻的应用具有甚至更严格的要求,尤其是对于某些化学污染物。根据污染物的化学结构,相关的化学污染物被分成各种化学类别。这些化学类别的污染物的非限制性示例是重金属、杀虫剂、二噁英、呋喃、多氯联苯(PCB)、邻苯二甲酸酯、多环芳烃(PAH)、有机锡、双酚、异噻唑啉、草甘膦、烷基酚、烷基酚乙氧基化物、芳族胺和阻燃剂。此外,这些污染物的目标水平可能极低。例如,目标水平可以是百万分之几(ppm)、十亿分之几(ppb)和万亿分之几(ppt)的数量级,其中初始污染塑料可含有目标水平的1,000倍的水平。因此,通常需要减少1,000倍的化学污染。
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。机械再循环利用和其他塑料回收方法的更详细综述描述于S.M.Al-Salem, P.等人, Waste Management, 29(10) (2009), 2625-2643中。硬质塑料的机械再循环利用通常涉及一些形式的表面洗涤,随后干燥和熔体致密化。熔体致密化步骤通常包括熔体过滤和脱挥发份。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。对于基于膜的材料,存在干法和湿法。在干法中,通常将受控的膜流切碎,干燥,然后熔融挤出成最终形式。熔体过滤和脱挥发份通常是挤出步骤的一部分。在湿法中,通常将受控的膜流切碎,在一种或多种水性溶液中洗涤,干燥,然后熔融挤出成最终形式。熔体过滤和脱挥发份通常是挤出步骤的一部分。上述方法在去除有意的表面污染如纸标签和无意的表面污染如污垢方面通常是可接受的,但在去除整体污染物方面较差。
美国专利10,022,725公开了一种用于清洁用于再循环利用的线性低密度聚乙烯(LLDPE)/LDPE膜的机械再循环利用方法。‘725专利还公开了切碎、第一水洗步骤、涉及湿磨的第二粉碎步骤、在至少一个步骤中使用热水的一个或多个摩擦洗涤步骤、干燥或多个干燥步骤以及压实步骤的步骤。该方法在去除某些松散结合的表面污染方面可能是相当有效的,但在去除整体污染物方面将是无效的,因为整体污染物在水性洗涤介质中的溶解度极低和/或整体污染物在塑料内的扩散率有限。
美国专利9,616,595公开了一种用于脱墨表面印刷塑料膜的机械再循环利用方法。‘595专利还公开了研磨、油墨去除步骤、一般洗涤、清洁溶液回收、回收颜料和干燥的步骤。油墨去除步骤涉及使用具有高pH和选择性清洁剂如十二烷基硫酸盐和高湍流的水性清洁流体。该方法要求保护去除表面印刷油墨的能力,其在再循环利用过程中加热后可能导致化学污染。由于整体污染物在水性洗涤介质中的溶解度有限和/或整体污染物在塑料中的扩散率有限,该方法将具有有限的去除整体污染物的能力。
为了克服机械再循环利用的基础限制,已经开发了许多方法以经由化学方法来纯化受污染的聚合物或化学再循环利用。这些方法大多使用溶剂来净化和纯化聚合物。使用溶剂使得能够提取杂质和溶解聚合物,这进一步实现了可选的分离技术。例如,美国专利7,935,736描述了一种用于在清洁之前使用溶剂以溶解聚酯而从含有聚酯的垃圾中再循环利用聚酯的方法。‘736专利还描述了使用沉淀剂从溶剂中回收聚酯的需要。
美国专利6,555,588描述了由包含其他聚合物的塑料混合物生产聚丙烯共混物的方法。‘588专利描述了在低于聚合物在选定溶剂诸如己烷中的溶解温度的温度下,在特定的停留时间内从聚合物中提取污染物。‘588专利还描述了在过滤之前增加溶剂(或第二溶剂)的温度以溶解聚合物。‘588专利还描述了使用剪切或流动来从溶液中沉淀聚丙烯。‘588专利中描述的聚丙烯共混物含有至多5.6重量%的聚乙烯污染物。
欧洲专利申请849,312(由德文翻译成英文)描述了从含聚烯烃的塑料混合物或含聚烯烃的废物中获得纯化的聚烯烃的方法。‘312专利申请描述了在介于90℃和烃溶剂沸点之间的温度下,用沸点高于90℃的汽油燃料或柴油燃料的烃部分提取聚烯烃混合物或废物。‘312专利申请还描述了将热聚烯烃溶液与漂白粘土和/或活性碳接触以从溶液中除去外来组分。‘312专利还描述了将溶液冷却至70℃以下的温度以使聚烯烃结晶,然后通过将聚烯烃加热到聚烯烃的熔点以上,或者在真空中蒸发粘附溶剂或使气流通过聚烯烃沉淀,和/或用沸点低于聚烯烃的熔点的醇或酮提取溶剂来去除粘附溶剂。
美国专利5,198,471公开了一种用于在第一较低温度处使用溶剂使聚合物与含有多种聚合物的物理混合的固体混合物(例如,废塑料)分离以形成第一单相溶液和剩余固体组分的方法。‘471专利还描述了将溶剂加热到更高的温度以溶解在第一较低温度下不溶解的另外的聚合物。‘471专利描述了不溶性聚合物组分的过滤。
美国专利5,233,021描述了一种通过将各组分在合适的温度和压力处溶解于超临界流体中从多组分结构(例如,废弃地毯)中提取纯聚合物组分,然后改变温度和/或压力来依次提取特定组分的方法。然而,与‘471专利类似,‘021专利仅描述了沉淀组分的过滤。
美国专利5,739,270描述了使用共溶剂和工作流体来连续分离塑料的聚合物组分与塑料的污染物和其他组分的方法和设备。共溶剂至少部分地溶解聚合物,并且第二流体(即处于液态、临界或超临界状态)增溶来自聚合物的组分,并沉淀一些溶解于共溶剂的聚合物。‘270专利还描述了过滤热塑共溶剂(具有或没有工作流体)以除去颗粒污染物(诸如玻璃颗粒)的步骤。
美国专利5,368,796公开了一种用于表面清洁聚乙烯膜的方法。‘796专利还公开了以下步骤:切碎、第一表面洗涤步骤(涉及在低于聚乙烯的熔融温度的温度处以及在或接近环境压力下的沸腾溶剂,同时施加30min剧烈的机械搅拌以擦掉油墨)、第二表面洗涤步骤(涉及低于聚乙烯的熔融温度的新鲜溶剂,同时施加30min剧烈的机械搅拌)、第三表面洗涤步骤(涉及低于聚乙烯的熔融温度的溶剂,同时施加30min至60min剧烈的机械搅拌,以及脱挥发份)以及熔体致密化。任选地,该方法可包括在用溶剂处理以去除表面污垢之前的水洗步骤。‘796专利还公开了溶剂洗涤实现提取,其中溶剂不溶解聚合物。然而,可以去除少量的蜡,通常小于1重量%。溶剂洗涤和提取步骤进一步公开为在溶剂的沸点处进行,所述沸点被选择为低于聚乙烯的软化点以避免附聚。上述方法集中于表面印刷油墨的去除,并没有提及去除整体可渗透污染物,诸如先前所述的那些。
美国专利申请2009/0178693公开了一种用于纯化塑料的方法。‘693专利申请还公开了一种多步方法,所述方法涉及制粒以形成塑料碎片、用超临界CO2表面洗涤、用高沸点溶剂或溶剂混合物(诸如柠檬烯和乙烯乳酸)表面洗涤和提取、用超临界CO2最终表面洗涤以去除表面上的高沸点溶剂以及脱挥发份。还公开了将塑料碎片进料材料与溶剂一起搅拌并且保持碎片的形状。另外,公开了回收的材料保持为碎片,这意味着该方法在低于塑料的初始熔点的温度处完成。
美国专利9,834,621公开了一种纯化聚丙烯的方法。‘621专利还公开了在约80℃至约280℃的温度和约10atm至约544atm的压力处使再生聚丙烯与具有低于约70℃的标准沸点的第一流体溶剂接触,以产生提取的再生聚丙烯;在约90℃至约280℃的温度和约14atm至约544atm的压力处使所提取的再生聚丙烯溶解于选自第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物的溶剂中,以产生包含聚丙烯、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;在约90℃至约280℃的温度和约14atm至约544atm的压力处沉降第一溶液,以产生包含聚丙烯、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;在约90℃至约280℃的温度和约14atm至约544atm的压力处过滤第二溶液,以产生包含更纯的聚丙烯、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;以及从所述第三溶液中分离所述更纯的聚丙烯;并且其中第二流体溶剂具有与第一流体溶剂相同的化学组成或不同的化学组成。上述方法非常适合于去除污染物。然而,溶解、沉降和过滤塑料的能力非常困难,并且对于具有高分子量(MW)的塑料(诸如用于膜和吹塑容器中的那些塑料)可能不可行或不实用。此外,上述方法没有提及在提取和溶解之前去除表面污染,因此增加了此类公开的方法,尤其是过滤的负担。
总之,如上所述的用以纯化污染的塑料的已知的基于溶剂的方法不产生“原生态”聚合物,因为它们没有解决从塑料中充分且有效地去除表面和整体污染物的问题,以使得能够在苛刻应用中,特别是在涉及高MW塑料的膜和刚性应用中使用。另外,在先前的方法中,常常发生其他聚合物的共溶解并因此交叉污染。如果使用吸附剂,通常采用过滤和/或离心步骤来从溶液中除去所使用的吸附剂。此外,除去溶剂的分离过程诸如加热、真空蒸发和/或使用沉淀化学品的沉淀用于产生不含残余溶剂的聚合物。
因此,需要一种用以纯化受污染再生聚合物的改善的基于溶剂的方法,该方法:1)使用溶剂,该溶剂可轻松且经济地从聚合物中去除;2)以有效的方式去除表面污染和整体污染;3)就单元操作数量而言是容易简单的;4)可以用于高MW塑料中,诸如源自膜和刚性应用的那些;5)在不造成大量聚合物交叉污染的情况下产生聚合物;以及6)产生原生态聚合物(即,性质类似于原生聚合物;基本上不含污染物、无色、无气味等)。
发明内容
在本发明的实施方案中,公开了一种用于纯化再生聚合物的方法。该方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;b)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述平均去除效率大于约55%;c)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使该浸出聚合物溶解在第一流体溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;f)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过吸附过滤来过滤所述第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;g)在约80℃至约280℃的温度和约150psig(1.03MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处用具有小于约70℃的标准沸点的第二流体溶剂提取所述两次过滤聚合物,以产生包含提取聚合物的第五溶液;以及h)从第五溶液中分离提取聚合物,以产生更纯的聚合物;并且其中第二流体溶剂具有与第一流体溶剂相同的化学组成或不同的化学组成。
在本发明的实施方案中,公开了一种用于纯化再生聚合物的方法。该方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;b)在非致密化状态下表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;c)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于约55%;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使该浸出聚合物溶解在第一流体溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;f)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;g)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过使第三溶液与一种或多种固体介质接触而吸附过滤来过滤第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;h)在约80℃至约280℃的温度和约150psig(1.03MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处用具有小于约70℃的标准沸点的第二流体溶剂提取该两次过滤聚合物,以产生包含提取聚合物的第五溶液;以及i)从第五溶液中分离提取聚合物,以产生更纯的聚合物;并且其中第二流体溶剂具有与第一流体溶剂相同的化学组成或不同的化学组成。
附图说明
图1A为示出本发明的一个实施方案的主要步骤的流程框图。
图1B为示出本发明的另一个实施方案的主要步骤的流程框图。
图2为使用来自DSC测量的焓值来计算聚丙烯中的聚乙烯含量的校准曲线;
图3A为提取步骤中所用实验设备的示意图。
图3B为溶解、沉降、过滤和分离步骤中所用实验装置的示意图。
具体实施方式
I. 定义
如本文所用,术语“塑料”是指聚合物,诸如聚乙烯(PE)、PP、PET、LLDPE、LDPE、HDPE、聚乙烯共聚物、乙基乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙基乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、PS、PC、PVC、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、PA等或它们的混合物。此类聚合物的特征在于高MW,其通常确定熔融加工性和固态机械性质。出于本发明的目的,术语“聚合物”和“塑料”可互换使用,并且术语“MW”是指聚合物的重均分子量。
如本文所用,术语“再生聚合物”是指用于先前目的并且然后回收用于进一步处理的聚合物。
如本文所用,术语“消费后”是指在最终消费者在消费品或产品中使用该材料之后产生的材料来源。
如本文所用,术语“消费后再生”(PCR)是指在最终消费者已经使用该材料并且已经将该材料置于废物流中之后产生的材料。
如本文所用,术语“工业用后再生”(PIR)是指在商品或产品的制造期间或在其消费者使用前产生的材料的来源。
如本文所用,术语“流体溶剂”是指在特定的温度和压力条件下可以液态存在的物质。在一些实施方案中,流体溶剂可以是一种分子或异构体的主要均匀化学组合物,而在其他实施方案中,流体溶剂可以是几种不同分子组合物或异构体的混合物。此外,在本发明的一些实施方案中,术语“流体溶剂”还可应用于处于该物质的临界温度和临界压力(临界点)、接近该物质的临界温度和临界压力(临界点)或高于该物质的临界温度和临界压力(临界点)的物质。本领域普通技术人员熟知的是,高于该物质的临界点的物质被称为“超临界流体”,其不具有液体的典型物理性质(即,密度)。
如本文所用,术语“溶解”是指在分子水平上溶质(聚合物或非聚合物)至少部分地并入溶剂中。此外,溶质/溶剂溶液的热力学稳定性可通过以下等式描述:,其中是溶质与溶剂的混合的吉布斯自由能变化,是混合的焓变,是绝对温度,并且是混合的熵。为了保持溶质在溶剂中的稳定溶液,吉布斯自由能必须是负的并且是最小的。因此,在适当的温度和压力下使负吉布斯自由能最小化的溶质和溶剂的任何组合都可用于本发明。
如本文所用,术语“标准沸点”是指由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)确定的在精确的100kPa(1巴,14.5psia,0.9869atm)的绝对压力下的沸点温度。
如本文所用,术语“标准汽化焓变”是指在物质的标准沸点下将指定量的物质从液体转变成蒸气所需的焓变。
如本文所用,术语“聚合物溶液”是指聚合物溶解在溶剂中的溶液。聚合物溶液可以含有未溶解物质(例如,至少一种悬浮污染物),因此聚合物溶液也可以是悬浮在溶解于溶剂中的聚合物的溶液中的未溶解物质的“浆液”。
如本文所用,术语“沉淀”和“沉降”可互换使用并且是指悬浮液内的颗粒响应于作用在颗粒上的力(通常为重力)而从液体分离出来的趋势。
如本文所用,术语“悬浮的污染物”是指存在于异质混合物的整个介质本体中的不需要的或不期望的组分。
如本文所用,术语“溶解污染物”是指在分子水平上至少部分地结合到溶剂中的不需要或不期望的组分。
如本文所用,术语“过滤”是指通过使用机械操作和/或物理操作(例如,使受污染流体通过过滤系统)从流体中分离至少一种溶解污染物和/或悬浮污染物。如本文所用,术语“过滤系统”和“过滤器”可互换使用。
如本文所用,当提及溶液时,术语“较少的悬浮污染物”是指溶液的相对于先前状态(例如,在污染物去除步骤之前)的后续状态,其中先前溶液具有相对较大量的悬浮污染物。
如本文所用,当提及溶液时,术语“包含甚至更少的悬浮污染物”是指溶液的相对于先前状态(例如,“包含较少的悬浮污染物”)的后续状态,其中先前溶液具有相对更大量的悬浮污染物。
如本文所用,术语“固体介质”是指在使用条件下以固态存在的物质。固体介质可以是结晶的、半结晶的或无定形的。固体介质可以是颗粒状的并且可以不同形状(即球体、圆柱体、粒料等)供应。如果固体介质是颗粒状的,则固体介质的粒度和粒度分布可以通过用于分类颗粒状介质的目尺寸来定义。在美国材料与试验协会(ASTM)标准ASTM E11“Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves”中可找到标准目尺寸名称的示例。固体介质也可以是非织造纤维垫或织造纺织物。
如本文所用,术语“更纯的聚合物溶液”是指相对于纯化步骤之前的相同聚合物溶液具有较少的一种或多种污染物的聚合物溶液。
如本文所用,术语“提取”是指溶质种类从液相(或固体基质)跨相界转移至独立不可混溶的液相的操作。用于提取的驱动力经由分配理论描述。
如本文所用,术语“提取的”是指相对于提取步骤之前的相同材料而言具有较少的一种或多种溶质种类的材料。如本文所用,术语“提取的再生聚合物”是指相对于提取步骤之前的相同再生聚合物而言具有较少的一种或多种溶质种类的再生聚合物。
如本文所用,术语“原生态”是指基本上不含污染物、无色、无气味、均质并且在性质上类似于原生聚合物。
如本文所用,术语“主要聚丙烯共聚物”是指具有大于70mol%的丙烯重复单元的共聚物。
如本文所用,术语“主要聚乙烯共聚物”是指具有大于70mol%的乙烯重复单元的共聚物。
如本文所用,任何所涉及的压力国际单位(例如,MPa)是指表压力。
如本文所用,术语“轴向流动方向”是指平行于过滤介质的长轴向流动动的流体。
如本文所用,术语“径向流动方向”是指垂直于过滤介质的长轴向流动动的流体。
如本文所用,术语“烛式过滤器”是指使用压力从液体中分离固体的装置。烛式过滤器以及其他固液分离设备的详细描述在以下参考文献中提供:Perry, Robert H和DonW. Green.Perry的Chemical Engineers' Handbook.New York: McGraw-Hill, 2008.
如本文所用,术语“预先涂覆有助滤剂”是指下述固体-液体分离设备:其中过滤介质由刚性或半刚性筛网构成,并且在该筛网上沉积了一层或多层细小固体材料(例如,硅藻土、珍珠岩、纤维素纤维、粘土、活性碳、氧化铝、二氧化硅、硅酸铝、沸石,以及它们的混合物)。
如本文所用,术语“主体进料”是指在过滤流体之前将助+滤剂添加到流体中。
如本文所用,术语“污染物”是指包含在塑料表面上或塑料整体中的任何不期望的材料。术语“化学污染物”是指在塑料的表面上或在塑料的主体内的任何不期望的化学物质,并且包括污染物的分子或元素组成。根据意图,术语可以互换使用。例如,纸污染物包括纤维素。因此,纤维素是纸污染物中的一种化学污染物。
如本文所用,术语“污染”是指所有污染物的总和,并且术语“化学污染”是指所有化学污染物的总和。化学污染物按类别分组,其包括具有类似化学结构的化学污染物。例如,As、Hg和Cr是“重金属”分类中的化学污染物。每种污染物可以具有不同的化学属性,诸如在塑料中的溶解度和扩散率,以及取决于浓度和最终用途市场的目标水平。
如本文所用,术语“表面污染物”是指在塑料表面上的污染物。类似地,术语“表面化学污染物”是指表面污染物的分子或元素组成。表面污染物可以通过物理吸引力松散地附着到塑料表面,或者通过极性或其他力更强地附着到塑料表面。通常,表面污染物将具有小于约80%的嵌入塑料中的表面积。
如本文所用,术语“整体污染物”是指在塑料的整体中的污染物。类似地,术语“整体化学污染物”是指整体污染物的分子或元素组成。通常,整体污染物将具有超过约80%的嵌入塑料中的表面积。
如本文所用,术语“表面污染”和“表面化学污染”分别是指所有表面污染物和所有表面化学污染物的总和。
如本文所用,术语“整体污染”和“整体化学污染”分别是指所有整体污染物和所有整体化学污染物的总和。
如本文所用,术语“总污染”分别是指表面污染和整体污染的总和以及所有表面化学污染和整体化学污染的总和。
如本文所用,术语“可渗透污染物”是指在塑料中可溶且可扩散的化学污染物。可渗透污染物的非限制性示例是甲醛、双酚A和萘。
如本文所用,术语“不可渗透污染物”是指在塑料中不溶或不扩散的化学污染物。不可渗透污染物的非限制性示例是重金属和由交联或超高MW塑料(太大而无法扩散)构成的凝胶颗粒。
如本文所用,术语“可渗透污染”是指所有可渗透污染物的总和,并且术语“不可渗透污染”是指所有不可渗透污染物的总和。如果以分子或元素术语描述,所有可渗透和不可渗透污染物的总和是“化学污染物”,或者如果以一般术语(诸如纤维素与纸)描述,则仅简单地是“污染物”。
如本文所用,术语“有意污染物”是指出于特定目的由供应链有意添加以有益于生产者、零售商或消费者,但在再循环利用塑料中可能不期望的污染物。示例包括印刷品、纸标签、用于标签的粘合剂、颜料(诸如TiO2)、加工添加剂(诸如抗氧化剂-AO)等,其对于市场、品牌、可加工性和/或最终使用性能是必需的。如本文所用,术语“有意化学污染物”是指由其化学组成描述的有意污染物。如本文所用,术语“有意污染”是指所有有意污染物的总和,并且术语“有意化学污染”是指由其化学组成描述的所有有意污染的总和。
如本文所用,如下计算塑料的表面积与体积比。对于通常球形的物体,如粒料、研磨粒料、微粉化粒料等,表面积与体积比由3/r计算,其中r是质量平均半径。对于通常平坦和薄的物体,如膜,表面积与体积比由2/t计算,其中t是质量平均厚度。对于通常长的柱状物体,如纤维,表面积与体积比由2/r计算,其中r是质量平均半径。为了本发明的目的,术语“质量平均表面积与体积比”和“表面积与体积比”可互换使用。
如本文所用,术语“无意污染物”是指未有意添加的任何污染物。示例包括并非由生产者、零售商或消费者有意添加的污垢和交叉污染。如本文所用,术语“无意化学污染物”是指由其化学组成描述的无意污染物。如本文所用,术语“无意污染”是指所有无意污染物的总和,并且术语“无意化学污染”是指由其化学组成描述的所有无意污染的总和。
如本文所用,术语“致密化”是指塑料的体密度高于原始/预致密化塑料的体密度并且塑料的原始表面减少和/或使润湿流体不可接近的塑料状态。生产致密化材料的方法被称为致密化。
如本文所用,术语“熔体致密化”是指在接近、处于或高于塑料的初始熔点处进行致密化。熔体致密化的非限制性方法包括用设备如Herbold HV系列塑料压实机进行熔体挤出和附聚。
如本文所用,术语“初始熔点”是指如使用差示扫描量热法(DSC)测量的塑料的峰值熔点(零斜率基线上的最高吸热峰)。出于本发明的目的,术语“初始熔点”、“熔点”、“熔融温度”和“初始熔融温度”可互换使用。对于无定形材料和/或缺乏不同熔点的材料,限定温度将是材料的近似软化点,其可以通过玻璃化转变温度来最好地表征。本领域技术人员将理解非半结晶材料的标准的适当性。
如本文所用,术语“己烷”是指己烷异构体的共混物,诸如正己烷(至少45体积%,并且通常约53体积%)、异己烷(2-甲基戊烷、3-甲基戊烷和2,3-二甲基丁烷)和新己烷(2,2-二甲基丁烷)。
如本文所用,术语“定量限制”或“LOQ”是指如通过第IX部分中公开的分析方法所确定的给定化学污染物的较低检测限。LOQ是所使用的方法的函数,并且可以根据测试方法而变化。本文所用的LOQ是第IX部分中列出的方法所特有的。
如本文所用,术语“去除效率”是指去除特定污染物的过程的效率,被计算为100×(初始浓度-最终浓度)/初始浓度并表示为百分比。在最终浓度低于LOQ的情况下,并且为了简单起见,使用LOQ作为最终浓度来计算去除效率,将其视为最小值并指定为>。在某些情况下,由于1)测量误差、2)再生聚合物中的污染物热点和冷点、3)取样期间的外部污染或4)纯化过程增加污染,更纯的塑料将具有比再生聚合物更高水平的污染物。在这种情况下,将去除效率设置为0%以不偏离平均结果。如果在给定过程中一致地发生这种情况,则这更可能归因于该过程并且应该更仔细地检查,但是这通常不是本发明的过程的情况。如本文所用,术语“平均去除效率”是指每种污染物的去除效率的平均值。
II. 再生聚合物
当首先在树脂供应商诸如Dow、Nova、ExxonMobil等处生产时,聚合物主要不含污染(原生塑料)。然而,在聚合物的生命周期(从生产到分销、消费者使用和最终循环利用)期间,有意或无意地引入污染。
有意污染的非限制性示例包括表面印刷、纸标签、用于标签的粘合剂、颜料(诸如TiO2)、加工添加剂(诸如AO)等,其对于市场、品牌、可加工性和/或最终使用性能是必需的。无意污染的非限制性示例是污垢、交叉污染、某些重金属、杀虫剂、二噁英、呋喃、PCB等。另外,无意污染可以由涉及有意污染物的反应产生,诸如纸标签氧化为二噁英、粘合剂或印刷粘结剂的降解等。后者中的大多数在再循环利用过程中使用的熔体致密化方法期间发生。此外,在熔融加工步骤(诸如用于原始包装或产品制造和/或后者再循环利用的那些步骤)期间,塑料的氧化将产生无意污染,诸如凝胶。此外,无意污染可能由与产品的相互作用引起。例如,含有清洁混合物(例如,柠檬烯、表面活性剂等)、食物(例如,各种有机物)等的包装材料将潜在地被此类产品污染。最后,无意污染可以在生产期间进入塑料,例如用反应副产物、未反应的单体等污染塑料。
应认识到,不同的再生聚合物来源具有不同的污染和相关风险。显然,未知来源和生命周期的再生聚合物流将是最丰富的,但也表示污染的最高可能性。另一方面,受控的再生聚合物流是可用的,并且对于苛刻应用表现出较低的潜在风险。例如,如果已知再生聚合物流来自苛刻应用,则此类再生聚合物流将不包含任何不期望的污染物直至分配给消费者,否则这些塑料将不被批准用于这些应用。因此,在这些相同的应用中防止再次使用的污染主要是无意污染,其必须源自外部来源并通过表面污染进入塑料。少量污染可能由涉及有意污染的反应引起,诸如在熔体致密化期间纤维素材料氧化成二噁英。
消费前塑料通常由于其已知的组成和受控的历史而具有最低的污染水平。它可以包括有意污染,诸如表面印刷和遮光剂,但是因为这些是已知的和受控的,因此非常易于找到耐受此类已知污染物的应用。此外,由于受控的历史,消费前塑料往往具有少量的无意污染,从而防止外部污染。因此,最初旨在用于苛刻应用的消费前塑料将是用于具有最少清洁/纯化的相同终端市场的再生聚合物的理想来源。后一种膜形式的消费前塑料被称为“批准来源的工业用后膜”(ASPIF)。不利的一面是,ASPIF料流供应非常有限并且不支持圆度。
消费后塑料通常比消费前塑料更受污染。考虑到商业供应链中稍微受控的生命周期,相对于消费前再循环利用,消费后塑料的商业用后亚类具有次最低的污染水平。通常,商业用后再生塑料将具有已知和受控水平的有意污染,因此能够广泛用作再生聚合物。然而,已知无意污染是普遍存在的,并且该料流存在问题,这妨碍了在苛刻应用中的广泛使用。来源于苛刻应用的商业用后塑料在充分清洁/纯化后将可能返回到这些领域中。以膜形式来源于苛刻应用的商业用后塑料被称为“批准来源的商业用后膜”(ASPCF)。为了适应对更纯的再生聚合物的持续需求,再循环利用材料供应商最近引入了具有更受控和已知历史的商业用后膜来源。这些新的来源被称为高保管来源,并且主要与商业用后膜料流一起使用。因此,相对于一般的商业用后膜来源,高保管商业用后膜来源应该具有降低的污染水平。不利的一面是,这些高保管来源体积有限并且成本较高。
考虑到商业通道内的不受控制的生命周期,消费后的家用后亚类具有最高水平的污染。此类塑料具有高度可变、未知和不受控制的高水平的有意和无意污染。此类塑料可包括最初不能用于苛刻应用的塑料源。因此,该塑料源的市场有限,并且在苛刻应用中基本上没有。
令人惊讶的是,通过本发明制得的更纯的塑料可允许来自工业用后的来源塑料(ASPIF和非受控来源)、商业用后的来源塑料(ASPCF和非受控来源)和家用后的来源塑料更广泛地用于具有一些限制的苛刻应用。此外,大多数再循环利用材料消费者需要比目前可获得的更纯的材料,并且本发明的更纯的塑料满足这种更广泛的来自任何来源的更纯的塑料的需求。
出于本发明的目的,聚合物的非限制性示例是膜、片材、注塑部件、吹塑部件、纤维、非织造物、织造物、热成型部件和挤出线料。
再生聚合物可以是第一寿命塑料(在其进入再生聚合物流之前仅使用一次)、第二寿命塑料(在其进入再生聚合物流之前使用两次)或较高寿命的塑料(在进入再生聚合物流之前使用多次)。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括原生塑料。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括膜。在本发明的实施方案中,再生聚合物选自包括以下的组:膜、注塑部件、吹塑部件、纤维、非织造物、织造物、热成型部件、挤出线料或它们的混合物。
在本发明的实施方案中,再生聚合物包括再研磨/切边/厂内废料塑料。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PIR聚合物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PIR聚合物膜。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PIR聚合物非织造物。在本发明的实施方案中,PIR聚合物膜是ASPIF。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PCR聚合物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PCR聚合物膜。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PCR聚合物非织造物。在本发明的实施方案中,PCR聚合物膜是ASPCF。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括高保管PCR聚合物膜。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括家用后聚合物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括家用后聚合物膜。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括家用后聚合物非织造物。
在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PS、共聚苯乙烯、PA、共聚酰胺、PC、热塑性弹性体、苯乙烯嵌段共聚物、聚酯、共聚酯、PVC以及上述任一者的共聚物和上述任一者的混合物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括聚烯烃、聚烯烃共聚物和聚烯烃极性共聚物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括LDPE和LLDPE共聚物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括PP。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括HDPE和HDPE共聚物。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括膜,并且膜包括聚乙烯和聚乙烯共聚物。
在本发明的实施方案中,再生聚合物是PCR聚合物。在本发明的实施方案中,再生聚合物是聚丙烯均聚物或主要聚丙烯共聚物。在本发明的实施方案中,再生聚合物是聚乙烯均聚物或主要聚乙烯共聚物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括获得再生聚合物;并且其中再生聚合物选自PCR聚合物、PIR聚合物以及它们的组合。再生聚合物可以是许多形式,包括但不限于粒料、微粉化粒料、研磨粒料、切碎的膜、切碎的或研磨的注塑部件、切碎的或研磨的吹塑部件、热成型部件、切碎的非织造物或织造物、挤出线料或附聚颗粒。在本发明的实施方案中,再生聚合物包括粒料。
在本发明的实施方案中,再生聚合物具有大于约1mm-1的平均表面积与体积比。在本发明的实施方案中,再生聚合物具有大于约5mm-1的平均表面积与体积比。在本发明的实施方案中,再生聚合物具有大于约20mm-1的平均表面积与体积比。在本发明的实施方案中,再生聚合物具有大于约50mm-1的平均表面积与体积比。
为了本发明的目的,再生聚合物来源于消费后、工业用后、商业用后和/或其他特殊再生废物流。例如,PCR聚合物可从路边再循环利用流中得到,其中最终消费者将来自包装和产品的使用过的聚合物放入指定的垃圾箱中用于由垃圾运输车或再循环器收集。PCR聚合物也可来源于店内“回收”计划,其中消费者将废聚合物带入店并将废聚合物放入指定的收集箱。PIR聚合物的示例可以是在制造或运输由制造商作为不可用材料收集的商品或产品(即,修剪废料、超出规格材料、启动废料)的过程中产生的废聚合物。来自特殊废物流的废聚合物的示例可以是从电子废物(也称为“e-废物”)的再循环利用中得到的废聚合物。来自特殊废物流的废聚合物的另一个示例可以是从汽车的再循环利用中得到的废聚合物。来自特殊废物流的废聚合物的另一个示例可以是从使用过的地毯和纺织物的再循环利用中得到的废聚合物。
出于本发明的目的,再生聚合物是单独聚合物的均匀组合物或几种不同聚合物组合物的混合物。再生聚合物组合物的非限制性示例是以下物质的均聚物和共聚物:聚烯烃,诸如聚乙烯和全同立构聚丙烯;聚酯,诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯;乙烯基聚合物,诸如聚氯乙烯;苯乙烯聚合物,诸如聚苯乙烯;聚酰胺,诸如聚(己二酰己二胺);聚碳酸酯,诸如聚(双酚A碳酸酯);聚丙烯酸酯,诸如聚(甲基丙烯酸甲酯);聚硅氧烷,诸如聚二甲基硅氧烷;热塑性弹性体,诸如苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和乙烯-丙烯橡胶;以及对本领域普通技术人员来说可能是明显的其他可溶解的聚合物。
再生聚合物还可含有各种颜料、染料、加工助剂、稳定添加剂、填料和其它性能添加剂,这些添加剂在原始聚合物聚合或转化成制品的最终形式期间被加入到聚合物中。颜料的非限制性示例是有机颜料诸如铜酞菁、无机颜料诸如二氧化钛、以及对本领域普通技术人员来说可能是明显的其它颜料。有机染料的一个非限制性示例是碱性黄51。加工助剂的非限制性示例是抗静电剂诸如单硬脂酸甘油酯和增滑剂诸如芥酸酰胺。稳定添加剂的非限制性示例是十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯。填料的非限制性示例是碳酸钙、滑石和玻璃纤维。
III. 污染物
污染物通常可以分解成两种迁移类别:1)可渗透的;和2)不可渗透的。可渗透污染物在再生聚合物中具有溶解度和扩散率,以允许由于化学电势梯度而迁移到聚合物中、通过聚合物和从聚合物中迁移出来。换句话说,可渗透污染物和称为可渗透污染的分组是可移动的。不可渗透意味着污染物不具有足够的溶解度和扩散率以显著移动进入聚合物、穿过聚合物和从聚合物中移出。换句话说,由所有不可渗透污染物的总和表示的不可渗透污染基本上是固定的。因此,无论在哪里首先沉积不可渗透污染物,此类污染将保留在该位置,直到物理地去除、对流转移或放置成与污染物可渗透的不同材料接触。
再生聚合物中的化学污染物可以是多种的,但通常属于几种相关化学类别中的一者。相关化学类别的非限制性示例是杀虫剂、醛、变应性芳香剂、吲哚啉、烷基酚乙氧基化物、烷基酚、双酚、二噁英、类二噁英、呋喃、PCB、有机锡、金属、邻苯二甲酸酯和多环芳烃(PAH)。在消费前和消费后再生聚合物中仅常规地发现这些化学类别中的一些,诸如杀虫剂、烷基酚乙氧基化物、烷基酚、双酚、二噁英、类二噁英、呋喃、PCB、金属、有机锡、邻苯二甲酸酯和PAH。
使用在部分IX中公开的分析方法,各种污染物的LOQ可以相差几个数量级。例如,典型杀虫剂的LOQ为约10ppb;典型烷基酚乙氧基化物的LOQ为约50ppb;典型烷基酚的LOQ为约5ppb;双酚A的LOQ为约5ppb;典型二噁英的LOQ为约0.2ppt;典型呋喃的LOQ为约0.2ppt;典型PCB的LOQ为约5ppt;典型重金属的LOQ为约100ppb;典型有机锡的LOQ为约300ppt;典型邻苯二甲酸酯的LOQ为50ppb;典型PAH的LOQ为1ppb。
如表1a-1i所示,使用部分IX中公开的分析方法,将几种膜来源广泛分类用于化学污染,包括三种ASPIF来源、三种高保管商业用后膜来源、三种商业用后膜来源和一种家用后膜来源。为了简化化学污染结果的表示,浓度数据以LOQ而不是绝对重量分数显示。例如,如果污染物浓度为10ppm且LOQ为1ppm,则浓度将为10×LOQ或在数据表中仅显示10。另外,“dnt”代表“未测试”。
表1a-表1i
ASPIF、高保管商业用后(HCPC)、商业用后(PC)和家用后(PH)膜来源的化学污染
表1a
化学污染-杀虫剂
表1b
化学污染-烷基酚乙氧基化物
表1c
化学污染-烷基酚
表1d
化学污染-双酚
表1e
化学污染-二噁英、类二噁英、呋喃和PCB
表1f
化学污染-金属
表1g
化学污染-有机锡
表1h
化学污染-邻苯二甲酸酯
表1i
化学污染-PAH
除了烷基酚和重金属以及少量有机锡和PAH之外,测试的ASPIF来源主要不存在可检测水平的化学污染物。这些ASPIF来源的化学污染结果用作代表这些受控终端市场的化学污染水平的指南,并证明无论如何具有低转移风险的重金属在所有膜来源中普遍存在。因此,重金属不包括在本申请内的正在进行的分析中。所测试的高保管商业用后膜来源很大程度上不含杀虫剂和烷基酚乙氧基化物,但含有可检测水平的烷基酚、双酚A、二噁英/呋喃/PCB和PAH以及低水平的邻苯二甲酸酯。所测试的商业用后膜来源被评价的每个类别严重污染;例如,二噁英通常高达40×LOQ,但对于一个来源,二噁英高达200×LOQ。所测试的家用后来源是污染最严重的;例如,二噁英高达300×LOQ,而PCB高达180×LOQ。
从表1a-1i中,基于再生聚合物来源的谱中的流行率,从各种类别中选择代表性化学物质。这些类别内所选的化学品为:胡椒基丁醚(表示杀虫剂);4-叔辛基苯酚六乙氧基化物和异壬基苯酚三乙氧基化物(表示烷基酚乙氧基化物);异壬基苯酚和4-叔戊基苯酚(表示烷基酚);双酚A(表示酚);1.2.3.6.7.8-HxCDD、1.2.3.4.6.7.8-HpCDD和OCDD(表示二噁英);OCDF(表示呋喃);PCB 105和PCB 118(表示PCB);单丁基锡和二丁基锡(表示有机锡);邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(表示邻苯二甲酸酯);荧蒽和菲(表示PAH)(表2)。
在本发明的实施方案中,所述再生聚合物中的所述化学污染物包括至少一种化学污染物,并且该化学污染物选自包括以下的组:杀虫剂、烷基酚、烷基酚乙氧基化物、双酚、二噁英、呋喃、PCB、邻苯二甲酸酯、PAH或它们的混合物。
在本发明的实施方案中,杀虫剂包括胡椒基丁醚、BAC、DEET和DDAC。在本发明的实施方案中,烷基酚乙氧基化物包括异壬基苯酚单乙氧基化物、异壬基苯酚二乙氧基化物、异壬基苯酚三乙氧基化物和异壬基苯酚四乙氧基化物。在本发明的实施方案中,烷基酚包括异壬基苯酚、4-叔丁基苯酚和4-叔戊基苯酚。在本发明的实施方案中,双酚包括双酚A。在本发明的实施方案中,二噁英包括1,2,3,6,7,8-HxCDD、1.2.3.4.6.7.8-HpCDD和OCDD。在本发明的实施方案中,呋喃包括OCDF。在本发明的实施方案中,PCB包括PCB 77、PCB 81、PCB126、PCB 105、PCB 114、PCB 118、PCB 123、PCB 156和PCB 167。在本发明的实施方案中,邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二-2-丙基庚酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二-1-乙基己酯和邻苯二甲酸二异壬酯。在本发明的实施方案中,PAH包括苊、苊烯、蒽、苯并[a]蒽、苯并[b]氟蒽、苯并[e]芘、苯并[g.h.i]苝、䓛、环戊[c.d]芘、荧蒽、芴、萘、菲和芘。在本发明的实施方案中,有机锡包括单丁基锡、二丁基锡和二辛基锡。
在本发明的实施方案中,再生聚合物中的污染物可以包括4-叔戊基苯酚。在本发明的实施方案中,再生聚合物中的污染物可以包括双酚A。在本发明的实施方案中,再生聚合物中的污染物可以包括OCDD。在本发明的实施方案中,再生聚合物中的污染物可以包括PCB 118。在本发明的实施方案中,再生聚合物中的污染物可以包括邻苯二甲酸二-2-乙基己酯。
为了简化本发明目标和相关示例的纯化结果的呈现,每个化学类别呈现的化学物质的数量限于如表2中所示的每个化学类别的上述代表性化学物质,以及相关的LOQ和测试的ASPIF来源的相应水平。尽管对本发明的所有目标完成了更深入和完整的化学分析,但仅持续示出了所选择的化学品。这种简化不会影响或改变本发明或由此得出的结论。所选择的化学品充分且一致地代表关于纯化的更广泛类别。
表2
所选择的化学污染物和相关联的LOQ浓度
在本发明的实施方案中,每种杀虫剂在更纯的塑料中的浓度低于其相应的LOQ;其中再生聚合物具有至少一种可检测的杀虫剂。在本发明的实施方案中,双酚A在更纯的塑料中的浓度低于其相应的LOQ;其中再生聚合物具有至少可检测的双酚A。在本发明的实施方案中,每种二噁英在更纯的塑料中的浓度低于其相应的LOQ;其中再生聚合物具有至少一种可检测的二噁英。在本发明的实施方案中,每种PCB在更纯的塑料中的浓度低于其相应的LOQ;其中再生聚合物具有至少一种可检测的PCB。在本发明的实施方案中,每种邻苯二甲酸酯在更纯的塑料中的浓度低于其相应的LOQ;其中再生聚合物具有至少一种可检测的邻苯二甲酸酯。
在本发明的实施方案中,胡椒基丁醚在所述更纯的塑料中的浓度小于约10ppb;其中所述再生聚合物的胡椒基丁醚的浓度高于10ppb;4-叔戊基苯酚在所述更纯的塑料中的浓度小于约5ppb;其中所述再生聚合物的4-叔戊基苯酚的浓度高于5ppb;双酚A在所述更纯的塑料中的浓度小于约5ppb;其中所述再生聚合物的双酚A的浓度高于5ppb;OCDD在所述更纯的塑料中的浓度小于约0.2ppt;其中所述再生聚合物的OCDD的浓度高于0.2ppt;PCB 118在所述更纯的塑料中的浓度小于约10ppt;其中所述再生聚合物的PCB 118的浓度高于10ppt;邻苯二甲酸二-2-乙基己酯在所述更纯的塑料中的浓度小于约50ppb;其中所述再生聚合物的邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的浓度高于50ppb。
在本发明的实施方案中,胡椒基丁醚污染物的去除效率大于55%;并且所述胡椒基丁醚在再生聚合物中的浓度为至少10ppb。在本发明的实施方案中,胡椒基丁醚污染物的去除效率大于85%。并且所述胡椒基丁醚在再生聚合物中的浓度大于约10ppb。
在本发明的实施方案中,4-叔戊基苯酚污染物的去除效率大于55%,其中所述4-叔戊基苯酚在再生聚合物中的浓度为至少5ppb。在本发明的实施方案中,4-叔戊基苯酚污染物的去除效率大于85%,其中所述4-叔戊基苯酚在再生聚合物中的浓度为至少5ppb。
在本发明的实施方案中,双酚A污染物的去除效率大于55%,并且所述双酚A在再生聚合物中的浓度为至少5ppb。在本发明的实施方案中,双酚A污染物的去除效率大于79%,并且所述双酚A在再生聚合物中的浓度大于约5ppb。
在本发明的实施方案中,OCDD污染物的去除效率大于55%,并且所述OCDD在再生聚合物中的浓度大于约0.2ppt。在本发明的实施方案中,OCDD污染物的去除效率大于95%,并且所述OCDD在再生聚合物中的浓度大于约0.2ppt。
在本发明的实施方案中,OCDF污染物的去除效率大于55%,并且所述OCDF在再生聚合物中的浓度大于约0.2ppt。在本发明的实施方案中,OCDF污染物的去除效率大于93%,并且所述OCDF在再生聚合物中的浓度大于约0.2ppt。
在本发明的实施方案中,PCB 118污染物的去除效率大于55%,并且所述PCB 118在再生聚合物中的浓度为至少10ppt。在本发明的实施方案中,PCB 118污染物的去除效率大于66%,并且所述PCB 118在再生聚合物中的浓度大于约10ppt。
在本发明的实施方案中,邻苯二甲酸二-2-乙基己酯污染物的去除效率大于55%,并且所述邻苯二甲酸二-2-乙基己酯在再生聚合物中的浓度大于约50ppb。在本发明的实施方案中,邻苯二甲酸二-2-乙基己酯污染物的去除效率大于78%,并且所述邻苯二甲酸二-2-乙基己酯在再生聚合物中的浓度大于约50ppb。
在本发明的实施方案中,菲污染物的去除效率大于55%,并且所述菲在再生聚合物中的浓度为至少1ppb。在本发明的实施方案中,菲污染物的去除效率大于93%,并且所述菲在再生聚合物中的浓度为至少1ppb。
污染可以位于塑料的表面上或整体中。通过目前市场上可获得的表面清洁技术,对表面的污染最方便且容易地去除。如果塑料中的表面污染是可渗透的,则它将随着时间通过扩散机制变成整体污染,因此使减少复杂化并限制表面清洁技术的有效性。如果表面污染在塑料中是不可渗透的,则此类污染将不会扩散到整体中并且将通过简单的表面清洁方法如水性洗涤来减少。可渗透的或不可渗透类型的整体污染通常无法通过简单的表面纯化方法如水性洗涤有效地除去。不可渗透类型的整体污染(也称为整体不可渗透污染)被截留在整体塑料中,并且可以通过包括熔体对流、熔体过滤或整体塑料的溶解/分解的机制来释放。
如先前所论述,污染可以在整个塑料的生命周期中从外部引入。如果污染是不可渗透的,则此类污染在塑料的生命周期中将很大程度上保留在表面上直到回收。如果污染是可渗透的,则随着时间的推移,污染将迁移到整体塑料中。因此,在不存在污染或纯化事件的情况下,污染将保持基本上恒定,但表面与整体污染的平衡将随着时间而改变,但将在长时间内接近平衡。通常,松散结合的表面污染如污垢可以为0.01重量%至约0.1重量%;而化学污染,尤其是本发明涉及的化学污染物,将处于ppm、ppb或甚至ppt水平。
可渗透和不可渗透的污染代表苛刻应用中的不同挑战。例如,无论是在整体塑料中还是在塑料的表面上的可渗透污染将具有迁移到未污染的材料如产品或人类皮肤的潜力。因此,如果包装含有可渗透污染物,则此类污染物将具有迁移到产品中并使其不适用于这些苛刻的终端市场的潜力。然而,如果污染物是不可渗透的并且在塑料的整体中,则它将具有低的转移至产品或使用者皮肤的能力,除非整体塑料被分解或摄入。因此,包装可以潜在地使用这种被污染的塑料材料,并且没有污染转移到产品或直接转移到皮肤的风险。然而,如果污染物是不可渗透的并且在塑料的表面上,则此类污染物将具有通过直接接触式转移而转移到产品或皮肤的能力,并且对于在这些苛刻应用中使用将是不可接受的。可渗透和不可渗透的表面污染可以通过对流机制(如熔体混合和熔体致密化)转化为整体污染。这些方法与整体材料交换或消除表面区域。例如,如果将表面污染的膜熔体致密化或熔融挤出成不同的形状,诸如粒料,则所有原始表面污染将变成整体污染,无论其是否是不可渗透的,并且此类整体污染将更难以用纯化方法去除。熔体致密化在再循环利用工业中是常见的。在再循环利用工业中粉碎进入的塑料也是常见的。后一种方法通常不将表面污染转化为整体污染。理想地,表面纯化方法如表面洗涤发生在原始污染表面如切碎的膜上,其中所有原始的表面区域都是通过表面洗涤流体可达到的。
通常,使用分析方法难以区分表面污染和整体污染。用于可渗透化学污染物的大多数分析方法涉及在大于6h的延长时间段内并且暴露于大于100:1的极端溶剂与塑料质量比的情况下从塑料中溶剂提取污染物,然后使用方法如气相色谱法-质谱法(GC-MS)来定量溶剂中的污染物。此类分析方法定量污染,但不会区分表面与整体污染物。去除表面污染的纯化方法的效率可以根据表面清洁步骤之前和之后的污染的差异来估计,但是这样假设整体污染没有受到显著影响,这可能是用本发明中讨论的水性表面洗涤流体进行表面洗涤的情况。定量表面污染的更精确的方式是通过洗涤,然后在不同时间对污染物溶剂提取,并且然后外推在无穷小时间去除的污染物的量,这将近似表面污染的量。然而,该方法耗时且成本高,特别是对于通常难以测量的污染物。此外,由于表面和整体污染物的平衡是动态的,因此难以在不参考精确采样时间的情况下进行定量。用于定量一般表面污染(不是化学表面污染或基于物质的化学污染)的简单方法是在表面洗涤步骤之前和之后称重再生聚合物。
通常,通过简单的水性表面洗涤将不会明显去除整体污染。通过化学电势梯度的扩散机制可以去除可渗透的整体污染。尽管整体不可渗透的污染基本上被整体聚合物捕获,并且释放捕获的污染物的方法包括熔体对流、熔体过滤和塑料的溶解/崩解。
1.在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者。在本发明的实施方案中,所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者。
IV. 表面纯化
表面纯化减少表面污染。一种此类方法是用通常是水基的表面洗涤流体进行表面洗涤。表面洗涤理想地在任何熔融混合或熔体致密化之前完成,以允许有效清洁原始污染表面。再生聚合物通常为粒料、松散或压实的膜、松散或压实的柔性包装、松散或压实的刚性材料、松散或压实的非织造物等的形式,其由于总体尺寸过大而难以进行表面洗涤。因此,在表面洗涤之前,优选制粒或切碎步骤。对于膜,特别重要的是剥脱所有可用的膜层,使得洗涤流体可以接近所有原始表面污染。因此,表面洗涤之前的尺寸减小步骤不应显著降低再生来源的平均表面积与体积比,或用新的表面积来交换。
在本发明的实施方案中,所述再生聚合物的所述表面洗涤在切碎或制粒步骤之后进行。表面洗涤将包括显著的机械搅拌以松散表面污垢和其他污染物,从而允许物理去除和转移到洗涤流体中,其中污垢或其他污染物可以溶解或可以不溶解。
如本文所用,在表面洗涤步骤中,处于其原始污染形式(除了不消除超过原始表面的25%的体积尺寸减小的可能性之外)的再生塑料在机械搅拌下与水性溶液接触,然后与现在含有此类污染的水性介质分离。这样的表面洗涤步骤通常将去除大部分松散结合的表面污染,包括但不限于污垢、木材、松散结合的纸和一些表面化学污染。基于膜的再生来源的松散结合的表面污染的典型水平在约0.01重量%与0.1重量%之间。在本发明的实施方案中,表面洗涤将去除大于约80%的松散结合的表面污染。
表面洗涤技术可广泛用于市场上。一种技术来自Lindner(Lindner WashtechGmbH, Häldenfeld 4, Germany)。该技术在别处详细描述(https://www.lindner-washtech.com/system-solutions),但涉及在剧烈机械搅拌下的水洗和应用苛性碱去除粘合剂,随后干燥和造粒的可能性。另一种技术来自Herbold(Herbold Meckesheim USA,North Smithfield, RI)。该技术在别处详细描述(https://www.herbold.com/en/machines/washing-separating-drying-2/)而且还涉及在剧烈机械搅拌下的各种水洗步骤,随后干燥和造粒。另一种技术来自Sorema(Sorema S.r.l., Anzano del Parco,Italy)。该技术在别处详细描述(http://sorema.it/en_US/applications/washing-line/)但是涉及相对于Lindner和Herbold类似的水性操作。最后,另一种技术来自Cadel,称为脱墨(Cadel Deinking, Alicante, Spain)。该技术在别处描述(http://cadeldeinking.com/en/),但基本上涉及使用具有特定表面活性剂的高温水基溶液的材料的表面洗涤,随后进行水漂洗和干燥。该过程可任选地包括在表面洗涤之后的致密化、熔体过滤、脱挥发份和造粒。该方法与其他已知方法的不同之处在于其要求去除表面印刷油墨。由于通过本发明的整体纯化方法降低去除化学污染物的负担,这将是有利的。
针对五种所选择的污染物的平均去除效率(比较例1、2和3)评估现有技术的三种表面洗涤技术。使用具有不同污染水平的不同再生膜来评估每种表面洗涤技术。总体而言,现有技术的表面洗涤技术不能充分地纯化再生聚合物以用于受控的终端市场。对于所选择的污染物,尽管相应的再生聚合物的初始污染较低,但商业技术不能降低到接近LOQ的水平。此外,4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的平均去除效率小于约55%。
在本发明的实施方案中,在浸出步骤之前,在表面洗涤步骤中在非致密化状态下对再生聚合物进行表面洗涤以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%。在本发明的实施方案中,在浸出步骤之前,在表面洗涤步骤中在非致密化状态下对再生聚合物进行表面洗涤以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;其中所述再生聚合物在表面洗涤之前具有大于约1mm-1的平均表面积与体积比;其中所述表面洗涤过程是脱墨类型的;并且其中所述脱墨过程导致在脱墨的聚合物与没有表面印刷油墨的再生聚合物之间的ΔE变化小于约10%。
V.熔体致密化
假设表面纯化温度低于再生聚合物的初始熔点,则从表面纯化步骤出来的塑料通常与进入的再生聚合物具有相似的几何形状和相似的平均表面积与体积比。例如,如果再生塑料是松散的膜,则在低于再生聚合物的初始熔点的温度处切碎和表面洗涤之后,该膜将作为切碎的膜离开表面纯化。因为此类松散塑料难以进料到某些整体纯化方法诸如液-液提取中,所以可能期望在整体纯化之前将这类塑料熔体致密化。
熔体致密化的优选方法是熔体挤出。熔体挤出不仅使塑料致密化,而且它可以提供下游整体纯化如液-液提取所需的压力。熔体挤出还可以包括任选的步骤,诸如熔体过滤和/或脱挥发份,以去除大块污染物和/或挥发性大块污染物。此外,熔融致密化的塑料可以使用熔体泵进一步加压。可能需要熔体泵以增加下游整体纯化步骤所需的压力。其他致密化方法在本领域中是已知的,包括旋转盘和旋转鼓增密器,其相对于基于熔体的方法在较低温度处进行。
在本发明的实施方案中,所述熔体致密化包括熔体挤出。在本发明的实施方案中,所述熔体挤出包括熔体过滤。在本发明的实施方案中,所述熔体挤出包括熔体脱挥发份。在本发明的实施方案中,所述熔体挤出包括熔体泵送。在本发明的实施方案中,所述熔体致密化包括熔体挤出、熔体过滤、熔体脱挥发份和熔体泵送。
VI. 浸没浸出
出乎意料地,已经发现,与单独使用纯化过程时相比,浸没浸出步骤(在该部分VI中公开)或表面纯化和浸没浸出的组合步骤(在部分VII中公开)与纯化过程(在部分VIII中公开)组合以高得多的效率从再生聚合物生产更纯的聚合物。尽管不希望受任何理论的束缚,但申请人假设,与当不存在浸出步骤或表面纯化和浸出步骤时相比,在浸出步骤中去除污染物使得在纯化过程的各个步骤中去除剩余污染物的效率更高。尽管不希望受任何理论的束缚,但申请人认为,在不存在浸出步骤或表面纯化和浸出步骤的情况下,再生聚合物的表面污染物变成整体污染物,并且因此它们变得难以在纯化过程的各个步骤中去除。
通常,通过简单的水性表面洗涤将不会明显减少整体污染。熔体过滤和熔体脱挥发份将具有去除大几何尺寸的整体污染物并去除一些挥发性整体污染物的潜力,但对于大多数整体污染物,特别是对于所需的水平,将在很大程度上是无效的。
用于整体纯化的一种商业技术是来自EREMA的InterRema Refresher(EREMAGroup, Ansfelden, Austria;https://www.erema.com/en/refresher/)。该技术在别处详细描述,但基本上包括在低于塑料的初始熔点的温度处在延长的时间段内对颗粒材料脱挥发份以去除挥发性有机物。与再生聚合物相关并且在先前部分中讨论的大部分化学污染物是高度非挥发性的,具有通常高于200℃的标准沸点。因此,这种类型的脱挥发份技术将具有有限的去除本申请中提及的大多数化学污染的能力。
基于脱挥发份的其他技术是常见的。这些可以是独立的单元操作,或与包括挤出和熔体过滤的其他操作组合。在再生塑料的熔融流上方利用低于环境压力的那些是常见的。针对其纯化能力分析了一种涉及脱挥发份的整体纯化技术。该技术涉及略微升高的温度但低于塑料的初始熔点、长停留时间(大于约2h)以及纯化空气的连续回流以提供脱挥发份(比较例4)。商业脱挥发份技术不能充分去除所选择的污染物。例如,所选择的污染物仍远高于LOQ,并且平均去除效率为约41%。
提取是优选的整体纯化方法。提取涉及使用纯化溶剂以通过在再生聚合物与溶剂之间产生化学电势梯度来去除整体可渗透污染物。可渗透化学污染物去除速率将取决于在方法中产生的条件下污染物在塑料中的扩散率和溶解度。对于高MW塑料,指示化学污染物的大分子的扩散率非常低,尤其是在塑料的固态中。此外,溶解度可能由于再生聚合物的高MW和缺乏焓混合而受到限制。因此,通过扩散机制去除可渗透污染物所需的时间可能相当长,并且不利于在商业规模上经济可行的方法。解决这些时标限制的方法包括1)通过升高的温度增加扩散率和/或通过溶剂溶胀增加塑性松弛,2)通过增加暴露于溶剂的再生聚合物的平均表面积与体积比而减少扩散路径长度,以及3)通过以下方式增加污染物通过塑料/溶剂界面的对流传输:污染物在溶剂中的溶解度增加,污染物在溶剂中相对于塑料的分配增加;对塑料/溶剂界面的对流增加,并且相对于塑料槽增加溶剂槽。整体纯化溶剂在塑料中的溶解度可以通过在高压处,特别是处于、接近或高于临界压力处操作提取来增加。
重要的是,提取方法以低成本可扩展到大体积。因此,提取所需的时间应该很短,以允许这种可扩展性。在本发明的实施方案中,提取的总时间小于约6h,优选地小于约4h,更优选地小于约2h,并且甚至更优选地小于约1h。如果分阶段完成提取,则每个阶段的时间可小于该范围,但总时间仍将落在这些时间内。
提取可在高于、接近、处于或低于再生聚合物的初始熔点处进行。在再生聚合物的初始熔点处、附近或之上进行的提取被称为液-液提取。在低于再生聚合物的初始熔点处进行的提取被称为浸出提取,或简称为浸出过程。浸出提取中使用的提取溶剂称为浸出溶剂。
在本发明的浸没浸出步骤中,在该步骤的每个阶段和每个时间期间使再生聚合物与过量溶剂接触。这样的浸出过程称为浸没浸出过程。出于本发明的目的,“浸没浸出”和“浸出”可互换使用。另外,出于本发明的目的,“过程”、“步骤”、“过程步骤”和它们的复数形式可互换使用。
在浸出步骤中,浸出溶剂的质量与在该方法的每个时间点和每个阶段中暴露于溶剂的再生聚合物的质量优选地等于或大于约5:1。在某些浸出步骤中,快速搅拌溶剂,使得即使当再生聚合物的密度大于溶剂的密度时,再生聚合物也悬浮在溶剂中。此类浸出步骤确保再生聚合物的表面与浸出溶剂之间的完全接触,并且由于对流运动而降低再生聚合物表面周围的溶剂边界层内的传质阻力。除了搅拌之外,通过使再生聚合物以密度梯度沉降通过溶剂,可在浸没浸出步骤中实现相似的减少的边界层。浸没浸出步骤的示例包括连续(也称为连续搅拌槽反应器-CSTR)、半连续和间歇类型的搅拌槽。浸没浸出步骤的附加示例包括沉降槽,其中使再生聚合物沉降出来或通过填充在槽或其他容器内的溶剂。申请人已经发现,对于本发明的浸没浸出步骤,在任何时间点和任何阶段的浸出溶剂与再生聚合物质量比应优选大于约5:1,更优选每阶段大于10:1,并且最优选大于约20:1,以使再生聚合物能够在浸出溶剂内充分分散和剥落。
在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在搅拌槽中进行。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在CSTR中进行。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在间歇式搅拌槽中进行。对于所有搅拌槽方法,将再生聚合物的表面积暴露于浸出溶剂的能力至关重要。反应器的设计应包括剧烈的机械搅拌和大量折流的潜在用途。
对于本发明的浸没浸出步骤,选择浸出溶剂和操作温度和压力使得浸出溶剂在提取期间处于其沸点可能是有益的。此类设计允许溶剂连续回流,这可在回流的溶剂接触再生聚合物时实现局部高浓度梯度。
在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm的压力处操作。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度和约大气压的压力处操作。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在所述浸没浸出步骤的总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内操作。
在本发明的实施方案中,浸出溶剂处于或接近标准沸点。对于聚烯烃再生聚合物,用于浸没浸出的优选的浸出溶剂具有在20℃至90℃范围内的沸点。此类溶剂的非限制性示例是四氢呋喃(THF)、二乙醚、己烷、丙酮、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、甲基乙基酮(MEK)和乙酸乙酯。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂具有介于20℃和90℃之间的标准沸点。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有介于20℃和90℃之间的标准沸点,并且浸出温度处于或接近沸点。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有介于20℃和90℃之间的标准沸点,浸出温度处于或接近沸点,并且浸出压力为约大气压。对于此类浸出溶剂,压力也可高于大气压。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有介于20℃和90℃之间的标准沸点,并且浸出压力介于大气压以上和约1,000atm之间。浸出溶剂也可具有高于浸出温度的沸点。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有高于浸出温度的标准沸点。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是乙酸乙酯;浸出温度介于约20℃和约120℃之间;并且浸出压力介于约大气压和约1,000atm之间。在本发明的实施方案中,浸出温度介于约20℃和约90℃之间,并且浸出压力介于约大气压和约1,000atm之间,浸出溶剂为乙酸乙酯,浸出步骤的总停留时间小于约360min,并且平均去除效率为约55%。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是己烷;浸出温度介于约20℃和约120℃之间;并且浸出压力介于约大气压和约1,000atm之间。
由于升高的浸没浸出压力,标准沸点低于浸出温度的浸出溶剂也是优选的。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有低于浸出温度的标准沸点。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是丙烷。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是丙烷;浸出温度介于约20℃和约120℃之间;并且浸出压力介于约9atm和约1,000atm之间。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是二甲醚(DME)。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂是DME;所述浸出温度介于约20℃和约120℃之间;并且所述浸出压力介于约6atm和约1,000atm之间。
标准沸点低于浸出温度并且临界温度低于浸出温度的浸出溶剂也是优选的。在本发明的实施方案中,浸出溶剂具有低于浸出温度的标准沸点并且其临界温度低于浸出温度。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是乙烷。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是临界或超临界乙烷。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂是乙烷;所述浸出温度介于约31℃和约120℃之间;并且所述浸出压力介于约40atm和约1,000atm之间。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是CO2。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂为CO2;所述浸出温度介于约31℃和约120℃之间;并且所述浸出压力介于约68atm和约1,000atm之间。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是具有小于5重量%水的CO2
浸出溶剂的密度优选地小于再生聚合物在浸没浸出步骤的温度和压力处的密度。对于再生聚乙烯,浸出溶剂在浸没浸出步骤的温度和压力处的密度优选小于约0.90g/mL,但仍可使用更高的密度。
优选的浸出溶剂包括对化学污染物比对再生聚合物具有更高亲和力的溶剂。相对于其对聚烯烃的亲和力,对再生聚烯烃中所关注的化学污染物具有高亲和力的溶剂包括但不限于二乙醚、MEK、乙酸乙酯、THF、丙酮、二氯甲烷和甲醇。其他含氧和极性烃溶剂可能具有相似的所需亲和力。仍可使用缺乏此类特性的溶剂,但可能需要较高的溶剂与聚合物比。优选的是,溶剂不应在浸没浸出步骤的温度和压力处显著溶解再生聚合物(小于约5重量%可溶解)。
在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂是有机溶剂或有机溶剂的混合物。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂选自包括烃的组。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂选自包括脂族烃的组。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂选自包括芳烃的组。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂选自包括烷烃的组。在本发明的实施方案中,所述浸出溶剂选自包括以下的组:甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、己烷(正己烷、异己烷、新己烷)、庚烷、辛烷或它们的混合物。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是DME、二乙醚、MEK、乙酸乙酯、THF、丙酮、甲醇和CO2或它们的混合物中的至少一者。
温度可以在浸没浸出步骤的过程期间改变,但在单元操作的给定阶段内通常是一致的。可以改变压力以改变浸出溶剂在再生聚合物中的溶解度或增加化学污染物在浸出溶剂内的溶解度。
浸没浸出过程可分阶段进行,并且与本公开中未讨论的其他类型的附加浸出步骤结合。对于液-液提取方法也是如此。此外,液-液提取过程可以在各个阶段与浸没浸出步骤组合以形成给定的纯化方法。在本发明的实施方案中,浸出阶段的数量多于一个。在本发明的实施方案中,浸出阶段的数量介于约1个和约50个之间。在本发明的实施方案中,浸出阶段的数量介于约2个和约30个之间。在本发明的实施方案中,浸出阶段的数量介于约5个和约20个之间。在本发明的实施方案中,液-液阶段的数量多于一个。在本发明的实施方案中,浸出阶段的数量多于一个。在本发明的实施方案中,液-液阶段的数量是一个或多个,并且浸出阶段的数量是一个或多个。
单个搅拌槽反应器将实现一定的去除效率。可通过具有多个串联的搅拌槽反应器来提高效率,其中来自第1阶段的再生聚合物主要与第1阶段浸出溶剂分离,并且该第1阶段塑料在具有新鲜浸出溶剂的第2阶段中使用。这对于每个附加阶段重复。该方法以额外的反应器和复杂性为代价提高去除效率,但保持总时间、吞吐量和溶剂利用率。实际上,对于搅拌槽系统,反应器阶段的数量可以是1至约10的任何数量。如果需要更大数量的阶段,则可使用连续的逆流方法。
虽然不希望受理论束缚,但是浸没浸出步骤的理论最大污染物去除能力是基于在浸没浸出步骤的温度和压力处再生聚合物与浸出溶剂之间的化学污染物的热力学平衡/分配。由于浸没浸出步骤中的动力学限制,可能无法实现热力学平衡。对于总体浸没浸出步骤,这也是如此,并且对于每个浸没浸出阶段也是如此。较高的浸出溶剂与再生聚合物质量比将驱动热力学和动力学有利于浸出,代价是更大的浸出溶剂消耗和更大的浸出过程尺寸,这等于更大的成本。因此,对于所选择的化学污染物的去除效率,必须在这些重要的设计和操作变量之间找到平衡。
通常,申请人发现总新鲜或更新的浸出溶剂与再生聚合物的质量比优选地大于约5:1。在本发明的实施方案中,总新鲜或更新的浸出溶剂与再生聚合物的质量比大于约10:1。在本发明的实施方案中,总新鲜或更新的浸出溶剂与再生聚合物的质量比大于约15:1。在本发明的实施方案中,总新鲜或更新的浸出溶剂与再生聚合物的质量比大于约20:1。在本发明的实施方案中,总新鲜或更新的浸出溶剂与再生聚合物的质量比大于约30:1且小于约100:1。
如果在逐步或连续阶段中完成浸没浸出,则每个阶段的浸出溶剂与再生聚合物的比率可以低于该规定范围(但仍高于每阶段最小值约5:1),但由所有阶段中使用的溶剂的总和表示的总再生聚合物中使用的总溶剂应在该范围内。此外,来自任何阶段的污染溶剂可以“原样”用作另一阶段的溶剂。可以通过已知的蒸馏、过滤、离子交换等方法或组合来更新方法中任何点处的污染溶剂。
另一个重要的动力学驱动是在浸出溶剂内并暴露于浸出溶剂的再生聚合物的平均表面积与体积比。通常,从再生聚合物中提取化学污染物所需的时间是再生聚合物内的扩散路径长度的强函数。扩散路径长度间接地与再生聚合物的几何形状的平均表面积与体积比以及用浸出溶剂进入表面区域的能力成比例。因此,较高的平均表面积与体积比将产生减小的扩散路径长度和较快的扩散动力学。对于浸没浸出步骤,高平均表面积与体积比是用于快速和有效去除表面和整体污染物的关键参数。
对于浸没浸出步骤,由于加工温度低于初始熔点,因此在提取溶剂内并暴露于提取溶剂的再生聚合物的平均表面积与体积比基本上与再生聚合物的平均表面积与体积比相同。对于基于膜的再生聚合物,浸没浸出步骤是理想的,因为极高的固有平均表面积与体积比。如果以具有较低平均表面积与体积比的其他形式提供再生聚合物,诸如粒料,粒状瓶,粒状部件等,则通过各种手段增加表面积与体积比将是有利的。这些手段包括但不限于机械研磨、低温研磨、压延、压制、延伸等。
在再生聚合物浸出溶剂界面处通过给定的表面积与体积比和给定的条件组来增加有效传质的已知方法是通过向再生聚合物施加能量,诸如但不限于超声能量和/或微波形式的振动。
在浸没浸出步骤之后,可以将浸出的聚合物脱挥发以去除浸出溶剂。受污染的浸出溶剂将含有少量溶解的再生聚合物、浸出的污染物和纯浸出溶剂。存在许多用于回收更纯的聚合物和浸出溶剂而与浸出的污染物无关的方法。
通常,不管过程类型或浸出溶剂如何,少量再生聚合物可溶解到浸出溶剂中。特别地,低MW蜡特别易于溶解到浸出溶剂中。由于蜡在处理设备上的沉积,因此这些在纯化浸出溶剂的基于蒸馏的回收中可能成为问题。已知降低这种趋势的方法。一种此类方法是将污染的浸出溶剂的温度降低到低于浊点以使聚合物或蜡相沉淀,然后过滤。与再生聚合物不同,由污染溶剂的沉淀产生的残余塑料或蜡可能含有显著的污染。
污染的浸出溶剂的蒸馏可用于重新生成浸出溶剂以再用于各种浸出操作。然而,考虑到本发明中使用的高浸出溶剂体积,蒸馏可能在经济上不可行。此外,因为本发明中所关注的化学污染物的浓度极低,这些化学污染物在污染的浸出溶剂中的浓度可以相应地低或甚至更低。因此,纯化污染的浸出溶剂的优选方法是通过直接去除污染物而不挥发整体浸出溶剂相。此类方法包括离子交换、吸附/吸收方法等。示例包括使污染浸出的溶剂通过活性炭、氧化铝或活性氧化铝床。此方法可以单独使用或与蒸馏组合使用,以在正确的能量消耗处实现正确的纯化水平。此外,来自任何浸出阶段的污染浸出溶剂可以“原样”用作另一阶段的浸出溶剂。可以通过已知的蒸馏、过滤、离子交换等方法或组合来更新方法中任何点处的污染浸出溶剂。
浸出聚合物可以包含少量的物理吸附或本体吸附形式的浸出溶剂。可以通过脱挥发份技术降低浸出聚合物中浸出溶剂的浓度。在本发明的实施方案中,将所述浸出聚合物脱挥发至再生聚合物中小于1重量%浸出溶剂的含量。
在浸出溶剂的沸点处操作的搅拌槽反应器提供对现有方法的改进。例如(实施例1、2、3和4以及表7、8、9和10),用乙酸乙酯或THF进行的浸没浸出步骤提供所选择的污染物的大于约88%的去除效率。
在本发明的实施方案中,浸出溶剂是乙酸乙酯。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是乙酸乙酯,并且浸出压力为约大气压。在本发明的实施方案(实施例1和表7)中,所述浸没浸出步骤在搅拌槽中进行,所述浸出温度为约77.1℃,所述浸出压力为约大气压,并且所述浸出溶剂包括乙酸乙酯。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在搅拌槽中进行,所述浸出温度为约77.1℃,所述浸出压力为约大气压,所述浸出溶剂包括乙酸乙酯;其中再生聚合物具有约80mm-1的表面积与体积比;所述浸出阶段的数量为2个,每阶段的乙酸乙酯与再生聚合物的质量比为约18:1,每阶段的浸没浸出停留时间为约50min,总乙酸乙酯与再生聚合物的质量比为约36:1,总停留时间为约100min;并且4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的浓度降低的平均值为约89%。
在本发明的实施方案(实施例2和表8)中,所述浸没浸出步骤在搅拌槽中进行,所述浸出温度为约77.1℃,所述浸出压力为约大气压,所述浸出溶剂包括乙酸乙酯;其中再生聚合物具有约80mm-1的表面积与体积比;所述浸出阶段的数量为2个,每阶段的乙酸乙酯与再生聚合物的质量比为约18:1,每阶段的浸没浸出停留时间为约30min,总乙酸乙酯与再生聚合物的质量比为约36:1,总停留时间为约60min;并且4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的浓度降低的平均值为约89%。
在本发明的实施方案中,浸出溶剂是THF。在本发明的实施方案中,浸出溶剂是THF,并且浸出压力为约大气压。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出在搅拌槽中进行,所述浸出温度为约66℃,所述浸出压力为约大气压,并且所述浸出溶剂包括THF。在本发明的实施方案(实施例3和表9)中,所述浸没浸出步骤在搅拌槽中进行,所述浸出阶段的数量为2,所述浸出温度为约66℃,所述浸出压力为约大气压,所述浸出溶剂包括THF,所述再生聚合物具有约80mm-1的表面积与体积比,所述THF与再生聚合物比率为每阶段约18:1,每个浸出阶段的所述停留时间为约50min,所述总THF与再生聚合物的质量比为约36:1,浸没浸出步骤的所述总停留时间为约100min;并且4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的浓度降低的平均值为约90%。
在本发明的实施方案中,浸出溶剂为DME,浸出温度为约70℃,并且浸出压力大于约18atm。在本发明的实施方案中,浸出溶剂为DME,再生聚合物具有约80mm-1的表面积与体积比,浸出温度为约70℃,并且浸出压力大于约18atm。在本发明的实施方案中,浸出溶剂为CO2,浸出温度为约70℃,浸出压力为约340atm,并且再生聚合物具有约80mm-1的表面积与体积比。
在浸没浸出步骤之后,浸出聚合物可被残余浸出溶剂物理润湿,并且可能含有少量吸收的浸出溶剂。如前面所讨论的,存在许多用于回收浸出聚合物和浸出溶剂而与浸出污染物无关的方法。浸出聚合物可通过许多已知的商业手段干燥并脱挥发。一种方法是通过旋风干燥。另一种方法是通过具有脱挥发阶段的熔体挤出。在本发明的实施方案中,加工浸出聚合物以将再生聚合物中的浸出溶剂降低到低于约1重量%。污染的浸出溶剂可用已知的蒸馏方法、离子交换、过滤等清洗。所得脱挥发的再生聚合物可原样使用或可通过各种方法进一步加工成其他形式,包括粒料。
在本发明的实施方案中,浸出步骤的总停留时间小于约600min。在本发明的实施方案中,浸出步骤的总停留时间小于约480min。在本发明的实施方案中,浸出步骤的总停留时间小于约360min。在本发明的实施方案中,浸出步骤的总停留时间小于约180min。在本发明的实施方案中,浸出步骤的总停留时间小于约60min。
在本发明的实施方案中,浸出步骤中的每个浸出步骤的停留时间小于约180min。在本发明的实施方案中,浸出步骤中的每个浸出步骤的停留时间小于约90min。在本发明的实施方案中,浸出步骤中的每个浸出步骤的停留时间小于约60min。在本发明的实施方案中,浸出步骤中的每个浸出步骤的停留时间小于约30min。在本发明的实施方案中,浸出步骤中的每个浸出步骤的停留时间为约20min。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;以及b)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述平均去除效率大于约55%。
在本发明的实施方案中,其中所述浸出步骤在连续搅拌槽反应器(CSTR)中进行;其中所述再生聚合物在溶解之前在表面洗涤过程中在非致密化状态下进行表面洗涤;其中所述表面洗涤过程导致松散结合的表面污染减少大于约80%;其中所述再生聚合物在表面洗涤之前具有大于约1mm-1的平均表面积与体积比;其中所述表面洗涤过程是脱墨类型的;其中所述脱墨过程导致在脱墨的聚合物与没有表面印刷油墨的所述再生聚合物之间的ΔE变化小于约10%;其中所述浸出溶剂是乙酸乙酯;其中所述CSTR包括3个浸出阶段;其中所述浸出温度为约77℃并且所述浸出压力接近大气压;其中所述浸出阶段中的每个浸出阶段的所述停留时间为约20min;其中使用熔体挤出将所述再生聚合物脱挥发并致密化以产生浸出聚合物粒料;并且其中所述平均去除效率大于约55%。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;以及b)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于约55%。
VII. 表面纯化和浸没浸出步骤的组合
通常,表面纯化步骤与浸没浸出步骤的组合提供了对污染的总体去除的协同益处。表面纯化步骤将有效地去除不可渗透和可渗透表面污染,包括化学污染物和化学污染物前体。因此,表面纯化降低了浸没浸出步骤的负担并使其更有效。如果再生聚合物被表面污染严重污染,则优选地首先在表面纯化步骤中,并且然后进行浸没浸出步骤来去除此类污染。一旦表面污染在表面纯化步骤中被去除,剩余的整体可渗透污染将通过浸没浸出步骤被去除。通过该两步法未显著去除的唯一污染是整体不可渗透的污染,诸如在原始塑料部件生产期间有意添加的重金属。
已经在表面纯化部分中讨论了表面洗涤的优选方法。甚至更优选的表面洗涤方法是也在表面纯化方法(比较例3)中描述的脱墨方法。该方法不仅去除表面污染,诸如污垢,而且还去除表面印刷的油墨。该方法在去除作为化学污染物前体的纸标签方面也是相当有效的。在该方法中,将具有暴露的原始表面积的再生聚合物进料到多步水性洗涤方法中,其中去除包括表面印刷油墨、污垢、砂砾、纸、粘合剂等的表面污染。然后干燥所得材料。可以使用包括脱挥发份和熔体过滤的挤出将干燥的材料进一步致密化成粒料。出于本发明的目的,脱墨方法是任何表面洗涤方法,其中所述方法去除足以在脱墨的再生聚合物与未印刷的再生聚合物之间产生小于约10%的ΔE差的表面印迹(使用部分IX中的方法3测量的ΔE)。
出于命名的目的,将再生聚合物进料至表面纯化方法,并且所得的表面纯化的聚合物将被称为经表面洗涤聚合物。然后将表面洗涤的聚合物进料至浸没浸出步骤,并且所得聚合物称为浸出聚合物。表面纯化方法可以涉及多个表面纯化过程。浸没浸出过程可涉及各种类型的多个浸没浸出步骤。组合的表面纯化和浸没浸出步骤的去除效率将由再生聚合物浓度和相关联的浸出聚合物来计算。表面洗涤与浸没浸出步骤的组合提供双酚A、4-叔戊基苯酚、OCDD、PCB 108和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的浓度的约95%的平均降低(实施例4和表10)。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中再生聚合物选自PCR聚合物、PIR聚合物以及它们的组合。并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;b)表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;以及c)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述表面洗涤聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述浓度降低的平均值大于约55%。
在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在表面洗涤之后进行。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在表面洗涤过程之后进行;并且其中再生聚合物在表面洗涤过程之前不被致密化。在本发明的实施方案中,所述浸没浸出在表面洗涤过程之后进行;其中再生聚合物在表面洗涤过程之前不致密化;并且其中表面洗涤的再生聚合物可在淹没式浸出步骤之前被致密化。
在本发明的实施方案中,所述浸没浸出步骤在一定温度和压力处使用浸出溶剂;其中所述浸没浸出步骤以多个阶段操作;并且其中所述再生聚合物已经使用表面洗涤过程部分地纯化。
在本发明的实施方案(实施例4和表10)中,所述表面洗涤过程涉及通过Cadel可商购获得的脱墨;所述脱墨导致小于约10%的ΔE变化和大于约80%的松散结合的表面污染的去除;所述浸没浸出步骤在搅拌槽中操作;所述浸出温度为约77.1℃;所述浸出压力为约大气压;所述浸出溶剂包括乙酸乙酯;并且所述总停留时间为约60min。在本发明的实施方案中,所述表面洗涤涉及通过Cadel可商购获得的脱墨;所述脱墨导致小于约10%的ΔE变化和大于约80%的松散结合的表面污染的去除;所述浸没浸出步骤在搅拌槽中操作,涉及2个阶段;所述浸出温度为约77.1℃;所述浸出压力为约大气压;所述浸出溶剂包括乙酸乙酯;每个阶段的所述停留时间为约30min;OCDD的浓度降低为约98%。
在本发明的实施方案中,所述表面洗涤过程包括任何已知的表面洗涤方法;所述浸没浸出步骤使用搅拌槽;并且所述浸没浸出步骤使用浸出溶剂。在本发明的实施方案中,所述淹没浸出步骤使用搅拌槽,并包括多个浸出阶段。
在本发明的实施方案中,其中在浸出步骤之前,在表面洗涤步骤中在非致密化状态下对所述再生聚合物进行表面洗涤以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;其中所述再生聚合物在表面洗涤之前具有大于约1mm-1的平均表面积与体积比;其中所述表面洗涤过程是脱墨类型的;其中所述脱墨过程导致在脱墨的聚合物与没有表面印刷油墨的所述再生聚合物之间的ΔE变化小于约10%;其中所述浸出步骤在连续搅拌槽反应器(CSTR)中进行;其中所述浸出溶剂是乙酸乙酯;其中所述CSTR包括3个浸出阶段;其中所述浸出温度为约77℃并且所述浸出压力接近大气压;其中所述浸出阶段中的每个浸出阶段的所述停留时间为约20min;其中所述平均去除效率大于约55%;并且其中使用熔体挤出将所述浸出聚合物脱挥发并致密化以产生浸出聚合物粒料。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;b)在非致密化状态下表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;以及c)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于约55%。
VIII. 纯化浸出的聚合物
令人惊讶的是,已发现高MW聚合物溶液中的浸出聚合物通过过滤进行纯化。在图1A和图1B中举例说明的该过程包括:1)在溶解温度和溶解压力处使浸出聚合物溶解在流体溶剂中以产生包含溶解聚合物的第一溶液(图1A中的步骤c和图1B中的步骤d);2)在一定温度和压力处沉降第一溶液以产生包含沉降聚合物的第二溶液(图1A中的步骤d和图1B中的步骤e);3)在一定温度和压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物的第三溶液,并在一定温度和压力处通过吸附过滤来过滤第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液(图1A中的步骤e和f以及图1B中的步骤f和g);以及4)将两次过滤聚合物与第四溶液分离以产生更纯的聚合物(图1A中的步骤g和图1B中的步骤h)。需注意,上述温度和压力的值可以从一个步骤到另一个步骤变化。溶解、沉降、过滤和分离步骤中所用实验装置的示意图示于图3中。
在本发明的实施方案中,可以来源于PCR流的更纯的聚合物基本上不含污染物,不含颜料,不含气味,均匀,并且性质与原生聚合物类似。
流体溶剂
在本发明的实施方案中,流体溶剂具有小于约70℃的标准沸点。在本发明的实施方案中,流体溶剂具有小于约70℃且大于约-45℃的标准沸点。在本发明的实施方案中,流体溶剂具有小于约70℃且大于约-45℃的标准沸点和小于约+25kJ/mol的标准汽化焓。加压使标准沸点低于本发明工作温度范围的溶剂处于溶剂蒸汽很少或没有溶剂蒸汽的状态。
在本发明的实施方案中,流体溶剂选自烯烃、脂族烃、以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,流体溶剂的脂族烃选自C1-C6脂族烃以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,流体溶剂包括正丁烷、丁烷异构体或它们的混合物。
在本发明的实施方案中,具有小于约70℃的标准沸点的流体溶剂选自二氧化碳、酮、醇、醚、酯、烯烃、烷烃、以及它们的混合物。标准沸点低于约70℃的流体溶剂的非限制性示例是二氧化碳、丙酮、甲醇、二甲醚、二乙醚、乙基甲基醚、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-戊烯、戊烯的分支异构体、1-己烯、2-己烯、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、异己烷的异构体、以及对本领域普通技术人员可能明显的其他物质。
适当的流体溶剂或溶剂混合物的选择将取决于本发明正在对哪种聚合物或聚合物混合物进行纯化。此外,进行纯化的聚合物和所使用的相应的流体溶剂的选择将决定用于执行本发明步骤的温度和压力范围。以下参考文献提供在本发明所述类型流体溶剂中聚合物的相特性的概述:McHugh等人(1999) Chem.Rev. 99:565-602。
溶解
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使浸出聚合物溶解在流体溶剂中,其中聚合物溶解在流体溶剂中。尽管不希望受任何理论的束缚,但是申请人认为可以使得再生聚合物在流体溶剂中热力学上有利的溶解的方式对温度和压力进行控制。此外,可以使得能够溶解特定聚合物或聚合物混合物而不溶解其它聚合物或聚合物混合物的方式对温度和压力进行控制。这种可控的溶解能够使聚合物与聚合物混合物分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在相同的温度和压力条件下使浸出聚合物溶解在不溶解污染物的流体溶剂中。污染物可包括颜料、填料、污垢和其它聚合物。这些污染物在溶解后从浸出聚合物中释放,然后通过随后的固-液分离步骤从聚合物溶液中去除。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在一定温度和压力处使浸出聚乙烯溶解在流体溶剂中,其中聚乙烯溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚合物溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约110℃至约220℃的温度下使浸出聚合物溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)的压力处使浸出聚合物溶解在流体溶剂中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约4,000psig(27.58MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约4,200psig(28.96MPa)至约7,000psig(48.26MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正丁烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使浸出聚乙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正戊烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约900psig(6.21MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正戊烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约2,400psig(16.55MPa)的压力处使浸出聚乙烯溶解在正戊烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在正戊烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解在正戊烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在一定温度和压力处使浸出聚丙烯溶解在流体溶剂中,其中聚丙烯溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约350psig(2.41MPa)至约4,000psig(27.57MPa)的压力处使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约3,500psig(24.13MPa)的压力处使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处使浸出聚丙烯溶解在正丁烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使浸出聚丙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使浸出取丙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约3,000psig(20.68MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使浸出聚丙烯溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约3,500psig(24.13MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处使浸出聚丙烯溶解在丙烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括使浸出聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解在丙烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在一定温度和压力处使浸出聚苯乙烯溶解在流体溶剂中,其中浸出聚苯乙烯溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约7,500psig(51.71MPa)的压力处使浸出聚苯乙烯溶解在正丁烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚苯乙烯的方法包括使浸出聚苯乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚苯乙烯的方法包括使浸出聚苯乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚苯乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在一定温度和压力处使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在流体溶剂中,其中浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约115℃至约280℃的温度下使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约120℃至约220℃的温度下使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约140℃至约180℃的温度下使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约500psig(3.45MPa)至约2,100psig(14.48MPa)的压力处使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约700psig(4.83MPa)至约1,400psig(9.65MPa)的压力处使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约1,300psig(8.96MPa)的压力处使浸出聚(二甲基硅氧烷)溶解在正丁烷中。
在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚(二甲基硅氧烷)的方法包括使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化浸出聚(二甲基硅氧烷)的方法包括使浸出聚(二甲基硅氧烷)以高达20%的质量百分比浓度溶解在正丁烷中。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使浸出聚(二甲基硅氧烷)以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解在选自由第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物组成的组的溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液。
在本发明的实施方案中,使浸出聚合物以至少0.5%的质量百分比浓度溶解在流体溶剂或流体溶剂混合物中。在本发明的实施方案中,溶解步骤中的温度为约110℃至约220℃。在本发明的实施方案中,溶解步骤中的压力为约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)。
沉降
在本发明的实施方案中,用于纯化聚合物的方法包括在一定温度和压力处经由沉降步骤从聚合物溶液中分离未溶解的污染物,其中聚合物保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,沉降步骤致使未溶解的污染物经受沿力的方向均匀移动未溶解的污染物的力。通常所施加的沉降力是重力,但也可为离心力、向心力、或某些其他力。所施加力的量和沉降持续时间将取决于若干参数,包括但不限于:污染物颗粒的粒度、污染物颗粒的密度、流体或溶液的密度、以及流体或溶液的粘度。以下等式是上述参数和沉降速度之间的关系,该沉降速度是污染物沉降速率的量度:,其中是沉降速度,是污染物颗粒的密度,是流体或溶液的密度,是由于所施加的力(通常是重力)引起的加速度,是污染物颗粒的半径,并且是流体或溶液的动态粘度。决定溶液粘度的一些关键参数是:流体溶剂的化学组成,溶解于流体溶剂的聚合物的MW,流体溶剂中所溶解的聚合物的浓度,流体溶剂溶液的温度,以及流体溶剂溶液的压力。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处从聚乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物,其中聚乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约110℃至约220℃的温度下从聚乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处从聚乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)的压力处从聚乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,000psig(27.58MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,200psig(28.96MPa)至约7,000psig(48.26MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约900psig(6.21MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约2,400psig(16.55MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物,其中聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正戊烷溶液中沉降污染物,其中聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处从聚丙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物,其中聚丙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约350psig(2.41MPa)至约4,000psig(27.57MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约3,500psig(24.13MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,000psig(20.68MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,500psig(24.13MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物,其中聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/丙烷溶液中沉降污染物,其中聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处从聚苯乙烯/流体溶剂溶液中沉降污染物,其中聚苯乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约7,500psig(51.71MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚苯乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚苯乙烯/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚苯乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处从聚(二甲基硅氧烷)/流体溶剂溶液中沉降污染物,其中聚(二甲基硅氧烷)保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约115℃至约280℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约120℃至约220℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约140℃至约180℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约500psig(3.45MPa)至约2,100psig(14.48MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约700psig(4.83MPa)至约1,400psig(9.65MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约1,300psig(8.96MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质中沉降污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚(二甲基硅氧烷)以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中沉降污染物,其中聚(二甲基硅氧烷)以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液。
在本发明的实施方案中,沉降步骤中的温度为约110℃至约220℃。在本发明的实施方案中,沉降步骤中的压力为约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)。
机械过滤
为了本发明的目的并且除非特别提及,术语“过滤”指示“机械过滤”或“吸附过滤”,或者该术语包括两种类型的过滤。典型的过滤系统包括过滤介质、过滤容器、过滤器入口和过滤器出口。过滤介质包括容纳在过滤容器内的过滤颗粒。过滤器入口与过滤容器流体连通并输送过滤进料流进入过滤容器,过滤器出口与过滤系统流体连通并将滤液流输送出过滤容器。过滤系统可以包括一个或多个串联或并联的过滤介质、过滤容器以及过滤器入口和过滤器出口。另外,过滤系统可以以径向流动或轴向流动操作,或者可以以向上流动、向下流动或交叉流动操作。径向流动过滤器的非限制性示例是烛式过滤器。此外,过滤可以是深层过滤类型或表面过滤类型,并且基于机械作用模式。机械作用模式的非限制性示例是尺寸排阻,其中悬浮(分散)污染物被过滤介质保留,并因此与过滤进料流分离,因为悬浮污染物的尺寸大于过滤介质的孔。如上所述,尺寸排阻是颗粒间现象。
用于深层过滤中的过滤介质包括过滤颗粒的聚集体,所述过滤颗粒可以是均质的或异质的。过滤颗粒可以均匀地或不均匀地分布(例如,不同过滤颗粒的层)在过滤介质内。形成过滤介质的过滤颗粒也不必具有相同的形状或尺寸,并且可以以松散或互连的形式提供。例如,过滤介质可以包括过滤颗粒,所述过滤颗粒可以松散地缔合,或者通过聚合物粘合剂或其他方式部分或完全地粘合以形成一体式结构。
另外,过滤颗粒可以以多种形状和尺寸提供。例如,但并不作为限制,过滤颗粒可以以简单的形式提供,诸如粉末、颗粒、纤维和珠粒。过滤颗粒可以以球体、多面体、圆柱体的形状以及其他对称、非对称和不规则的形状提供。另外,过滤颗粒也可以形成复杂的形式,诸如网、筛网、网格、非织造材料、织造材料和粘合块,它们可以由或可以不由上述简单形式形成。过滤颗粒可以在尺寸上变化,从不可触知的过滤颗粒(例如,非常细的粉末)到可触知的过滤颗粒。此外,在任何单个过滤系统中使用的过滤颗粒中,过滤颗粒的尺寸不必是均匀的。事实上,可能期望在单个过滤器中提供具有不同尺寸的过滤颗粒。
在本发明的实施方案中,过滤颗粒的尺寸在约0.1mm与约10mm之间变化。在本发明的实施方案中,过滤颗粒的尺寸在约10mm与约8mm之间变化。在本发明的实施方案中,过滤颗粒的尺寸在约100mm与约5mm之间变化。在本发明的实施方案中,过滤颗粒的尺寸在约1mm与约4mm之间变化。在本发明的实施方案中,过滤颗粒的尺寸在约10µm与约100µm之间变化。对于球形和圆柱形的颗粒(例如,纤维、珠粒等),上述尺寸是指过滤颗粒的直径。对于具有显著不同形状的过滤颗粒,上述尺寸是指最大尺寸(例如,长度、宽度或高度)。
过滤颗粒的非限制性示例是硅氧化物(二氧化硅)、硅胶、铝氧化物(氧化铝)、活性氧化铝、铁氧化物、硅酸铝、硅酸镁、无定形火山玻璃、再生玻璃、沙子、石英、硅藻土、沸石、分子筛、珍珠岩、粘土、漂白土、膨润土、金属有机骨架(MOF)、共价有机骨架(COF)、沸石咪唑酯骨架(ZIF)、纤维素、木质纤维素、无烟煤、碳黑、焦炭和活性碳。在本发明的实施方案中,过滤颗粒选自二氧化硅、活性氧化铝、硅胶、火山玻璃、漂白土、膨润土以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,过滤颗粒选自活性碳、活性氧化铝、硅藻土以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,过滤颗粒选自MOF、COF、ZIF、活性碳、活性氧化铝以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,过滤颗粒选自硅藻土、活性氧化铝以及它们的混合物。
用于表面过滤中的过滤介质的非限制性示例是过滤颗粒、多孔陶瓷、滤纸、滤布、塑料膜、筛网、非织造材料、织造材料、多孔玻璃料/烧结金属和穿孔板的薄层。在典型的表面过滤中,保留的污染物在过滤介质的顶部形成滤饼,随着过滤进行,滤饼的厚度增加。通常,在一定的过滤时间之后,需要除去滤饼,因为滤饼通过机械作用或反冲提供不可持续的压降。在本发明的实施方案中,用于表面过滤中的过滤介质选自沉积到织造金属多孔芯(通常称为袜状物)上的硅藻土颗粒的薄层。多孔芯支撑过滤介质并且允许过滤进料流流过。芯的非限制性示例是穿孔管和筛网套管。
过滤中可以使用助滤剂。助滤剂的非限制性示例是硅藻土(也称为硅藻土(kieselguhr))、纤维素和珍珠岩。这些助滤剂可以用作过滤介质的预涂层或添加到过滤进料流中。在后一种情况下(也称为主体进料),助滤剂增加形成在过滤介质上的滤饼的孔隙率,从而减少过滤期间通过滤饼的压降。
在其使用寿命结束时,过滤器可以从操作中移除并用新的过滤器替换,或者重新生成。再生的非限制性示例是反冲、热再生和溶剂再生。
在本发明的实施方案中,表面过滤器包括烛式过滤器。在本发明的实施方案中,烛式过滤器包括沉积到织造金属多孔芯上的硅藻土薄层。在本发明的实施方案中,硅藻土层的厚度介于约1mm与约20mm之间。在本发明的实施方案中,硅藻土层的厚度介于约2mm与约10mm之间。在本发明的实施方案中,硅藻土层的厚度介于约3mm与约5mm之间。
通过使流体流穿过过滤介质并且测量流速和压降来测量过滤介质的渗透率(如本领域的技术人员所熟知的)。测量单位是毫达西(mD),并且1 mD等同于1mL粘度为1mPa.s(1cP)的流体在1 atm的压力下在1 s中流过横截面积为1cm2并且厚度为1cm的过滤介质时的通过量。在本发明的实施方案中,硅藻土介质的渗透性介于约30mD和约20,000mD之间。在本发明的实施方案中,硅藻土介质的渗透性介于约400mD和约8,000mD之间。在本发明的实施方案中,硅藻土介质的渗透性介于约1,000mD和约4,000mD之间。在本发明的实施方案中,硅藻土介质的渗透性介于约2,300mD和约3,400mD之间。
在本发明的实施方案中,硅藻土介质保持直径大于约0.3µm的悬浮颗粒。在本发明的实施方案中,硅藻土介质保持直径大于约0.8µm的悬浮颗粒。在本发明的实施方案中,硅藻土介质保持直径大于约1µm的悬浮颗粒。在本发明的实施方案中,硅藻土介质保持直径大于约1.7µm的悬浮颗粒。在本发明的实施方案中,硅藻土介质保持直径大于约4µm的悬浮颗粒。
在本发明的实施方案中,烛式过滤器包括沉积在织造金属芯上的薄硅藻土介质;其中所述硅藻土介质的厚度介于约2mm与约10mm之间;其中所述硅藻土介质的渗透性介于约2,300mD与3,400mD之间;并且其中所述硅藻土介质保持直径大于约1.7µm的悬浮颗粒。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和一定压力处从聚乙烯/流体溶剂溶液中过滤污染物,其中聚乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/流体溶剂溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,过滤步骤中的温度为约110℃至约220℃。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处从聚乙烯/流体溶剂溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,过滤步骤中的压力为约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4000psig(27.58MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,200psig(28.96MPa)至约7,000psig(48.26MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约900psig(6.21MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约2,400psig(16.55MPa)的压力处从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物,其中使聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚乙烯/正戊烷溶液中过滤污染物,其中使聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约350psig(2.41MPa)至约4,000psig(27.57MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约3,500psig(24.13MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,000psig(20.68MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,500psig(24.13MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物,其中使聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚丙烯/丙烷溶液中过滤污染物,其中使聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和一定压力处从聚苯乙烯/流体溶剂溶液中过滤污染物,其中聚苯乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约7,500psig(51.71MPa)的压力处从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚苯乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚苯乙烯/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚苯乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和一定压力处从聚(二甲基硅氧烷)/流体溶剂溶液中过滤污染物,其中聚(二甲基硅氧烷)保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约115℃至约280℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约120℃至约220℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约140℃至约180℃的温度下从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约500psig(3.45MPa)至约2,100psig(14.48MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约700psig(4.83MPa)至约1,400psig(9.65MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约1,300psig(8.96MPa)的压力处从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物,其中使聚(二甲基硅氧烷)以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中过滤污染物,其中聚(二甲基硅氧烷)以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;b)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述平均去除效率大于约55%;c)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解于选自由第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物组成的组的溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;以及e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;b)在非致密化状态下表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;c)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于约55%;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解在选自由第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物组成的组的溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;以及f)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液。
吸附过滤
在本发明的实施方案中,提纯聚乙烯的方法包括在聚合物仍然溶解于流体溶剂的温度和压力处,使受污染的聚合物溶液与固体介质接触。本发明的固体介质(在整个本发明中也称为吸附介质或吸附过滤介质)包括固体介质颗粒并且是从溶解在本发明的流体溶剂中的再生聚乙烯的溶液中除去至少一些污染物的任何固体材料。虽然不希望受任何理论的束缚,但是申请人认为,固体介质通过多种机制除去污染物。可能的机制的非限制性示例包括吸附、吸收、静电、尺寸排阻、离子排阻、离子交换和对本领域的普通技术人员而言可能是显而易见的其他机制。此外,再生聚乙烯中常见的颜料和其他污染物可以是极性化合物或者可以在其表面上具有极性化合物,并且可以优先地与也可以至少略带极性的固体介质相互作用。当使用非极性溶剂(诸如烷烃)作为流体溶剂时,极性-极性相互作用是特别有利的。
在本发明的实施方案中,固体介质选自无机物质、碳基物质或它们的混合物。无机物质的可用示例包括硅的氧化物、铝的氧化物、铁的氧化物、硅酸铝、硅酸镁、无定形火山玻璃、二氧化硅、硅胶、硅藻土、沙子、石英、再生玻璃、氧化铝、珍珠岩、漂白土、膨润土、以及它们的混合物。碳基物质的可用示例包括无烟煤、碳黑、焦炭、活性碳、纤维素、以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,固体介质是再循环利用的玻璃。在本发明的实施方案中,固体介质颗粒选自以下物质的固体颗粒:硅氧化物(二氧化硅)、硅胶、铝氧化物(氧化铝)、活性氧化铝、铁氧化物、硅酸铝、硅酸镁、沙土、石英、硅藻土、沸石、分子筛、珍珠岩、粘土、漂白土、膨润土、金属有机骨架(MOF)、共价有机骨架(COF)、沸石咪唑酯骨架(ZIF)、纤维素和木质纤维素。在本发明的实施方案中,固体介质选自二氧化硅、活性氧化铝、硅胶、漂白土、膨润土以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,固体介质选自活性碳、活性氧化铝、硅藻土以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,固体介质选自MOF、COF、ZIF、活性碳、活性氧化铝以及它们的混合物。在本发明的实施方案中,固体介质选自硅藻土、活性氧化铝以及它们的混合物。
物理作用模式的非限制性示例是物理吸附(也称为物理吸着),其中溶解污染物由于范得瓦尔力而被吸附到过滤颗粒的孔的外表面或内表面上,并因此与过滤进料流分离。物理作用模式的另一个非限制性示例是静电吸附,其中悬浮污染物由于静电吸引而被吸附到过滤颗粒的表面上。主要通过吸附作用除去污染物的过滤颗粒和过滤介质分别称为吸附过滤颗粒和吸附过滤介质。
吸附过滤介质通常作为松散介质或粘合块被容纳在圆柱形过滤容器中,并且吸附过滤可以是轴向流动或径向流动。轴向流动形式的圆柱形吸附过滤介质具有被定义为该圆柱形吸附过滤介质的高度与直径的比率的长径比。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约1。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约2。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约5。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约10。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约30。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约50。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的长径比等于或大于约70。
在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约5cm。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约20cm。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约50cm。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约1m。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约1.5m。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约3m。在本发明的实施方案中,圆柱形吸附过滤介质的高度等于或大于约6m。
在本发明的实施方案中,吸附过滤介质是圆柱形的;其中所述过滤介质包括松散的吸附过滤颗粒;其中所述圆柱形吸附介质的高度为约122cm;其中所述圆柱形吸附介质的直径为约1.7cm;其中所述吸附过滤颗粒包含活性氧化铝;并且其中所述吸附过滤颗粒的粒度为7×14目。
在本发明的实施方案中,固体介质在容器中与聚合物接触规定量的时间,同时搅拌固体介质。在本发明的实施方案中,经由固-液分离步骤从更纯的聚合物溶液中去除固体介质。固-液分离步骤的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。在本发明的实施方案中,污染的聚合物溶液通过固体介质的固定床。在本发明的实施方案中,按需替换固体介质,以保持聚合物的期望纯度。在本发明的实施方案中,固体介质在纯化步骤中重新生成并重新使用。在本发明的实施方案中,固体介质在反吹步骤期间通过使固体介质流化而重新生成。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和一定压力处使聚乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触,其中聚乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约110℃至约220℃的温度下使聚乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使聚乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)的压力处使聚乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4000psig(27.58MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,200psig(28.96MPa)至约7,000psig(48.26MPa)的压力处使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约900psig(6.21MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约psig(31.03MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触,其中使聚乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚乙烯/正戊烷溶液与固体介质接触,其中使聚乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚丙烯的方法包括在约350psig(2.41MPa)至约4,000psig(27.57MPa)的压力处使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约3,500psig(24.13MPa)的压力处使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚丙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中使聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚丙烯的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,000psig(20.68MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约3,500psig(24.13MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触,其中聚丙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚丙烯/丙烷溶液与固体介质接触,其中聚丙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚丙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚苯乙烯/流体溶剂溶液与固体介质接触,其中聚苯乙烯保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约90℃至约280℃的温度下使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约1,000psig(6.89MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约2,000psig(13.79MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约4,500psig(31.03MPa)至约7,500psig(51.71MPa)的压力处使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚苯乙烯以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚苯乙烯/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚苯乙烯以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚苯乙烯以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚(二甲基硅氧烷)/流体溶剂溶液与固体介质接触,其中聚(二甲基硅氧烷)保持溶解在流体溶剂中。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约115℃至约280℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约120℃至约220℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约140℃至约180℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约500psig(3.45MPa)至约2,100psig(14.48MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约700psig(4.83MPa)至约1,400psig(9.65MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约800psig(5.52MPa)至约1,300psig(8.96MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚(二甲基硅氧烷)以至少0.5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少1%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少2%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少3%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少4%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以至少5%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液与固体介质接触,其中聚(二甲基硅氧烷)以高达20%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达18%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达16%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达14%的质量百分比浓度溶解。在本发明的实施方案中,使聚(二甲基硅氧烷)以高达12%的质量百分比浓度溶解。
在本发明的实施方案中,公开了一种用于纯化再生聚合物的方法。该方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;b)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述平均去除效率大于约55%;c)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解于选自由第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物组成的组的溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;以及f)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过吸附过滤来过滤第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;
在本发明的实施方案中,公开了一种用于纯化再生聚合物的方法。该方法包括:a)获得再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;b)在非致密化状态下表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于约80%;c)在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及约大气压和约1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于约55%;d)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处使浸出聚合物溶解在选自由第一流体溶剂、第二流体溶剂以及它们的混合物组成的组的溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;e)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的至少一种悬浮污染物的第二溶液;f)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的至少一种悬浮污染物的第三溶液;以及g)在约90℃至约280℃的温度和约200psig(1.38MPa)至约9,000psig(62.05MPa)的压力处通过使第三溶液与一种或多种固体介质接触而吸附过滤来过滤第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;
在本发明的实施方案中,溶解、沉降和过滤步骤中的温度为约110℃至约220℃。在本发明的实施方案中,溶解、沉降和过滤步骤中的压力为约400psig(2.76MPa)至约2,600psig(17.93MPa)。
提取
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在一定温度和压力处接触,其中两次过滤聚合物基本上不溶于流体溶剂。虽然不希望受任何理论的束缚,但是申请人认为,温度和压力依赖性溶解度可以防止流体溶剂完全溶解两次过滤聚合物的方式受到控制;然而,流体溶剂可扩散到两次过滤聚合物中并提取任何可提取的污染物。可提取的污染物可以是加入到聚合物中的残留加工助剂、与聚合物接触的残留产品制剂诸如香料和调味剂、染料、以及例如在废物收集和随后的其它废物堆积期间可能已经有意添加或无意掺入聚合物中的任何其它可提取材料。
在本发明的实施方案中,可通过固定聚合物/流体溶剂体系的温度,并且然后将压力控制在低于其中聚合物在流体溶剂中溶解的压力或压力范围来完成受控提取。在本发明的实施方案中,通过固定聚合物/溶剂体系的压力,然后将温度控制在聚合物在流体溶剂中溶解的温度或温度范围以下来完成受控提取。用流体溶剂的对浸出聚合物的温度和压力受控的提取使用合适的压力容器,并且可以允许用流体溶剂连续提取两次过滤聚合物的方式配置。在本发明的实施方案中,压力容器可以是连续的液-液提取柱,其中将熔融聚合物泵入提取柱的一端,并将流体溶剂泵入提取柱的相同或相对端。在本发明的实施方案中,含有提取的污染物的流体从工艺中被去除。在本发明的实施方案中,将含有提取的污染物的流体纯化、回收并再循环利用以用于提取步骤或该过程中的不同步骤。在本发明的实施方案中,提取可以间歇方法进行,其中两次过滤聚合物被固定在压力容器中,并且流体溶剂被连续泵送通过固定聚合物相。提取时间或使用的流体溶剂的量将取决于最终更纯的聚合物的期望纯度和起始的两次过滤聚合物中可提取的污染物的量。在本发明的实施方案中,含有提取的污染物的流体与固体介质在如下所述的单独步骤中接触。在本发明的实施方案中,用于纯化两次过滤聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在一定温度和压力处接触,其中两次过滤聚合物熔融并处于液态。在本发明的实施方案中,两次过滤聚合物在一定温度和压力处与流体溶剂接触,其中两次过滤聚合物处于固态。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在一定温度和一定压力处接触,其中聚乙烯基本上保持未溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在一定温度和压力处接触,其中两次过滤聚合物基本上保持未溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在约80℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在约110℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在约150psig(1.03MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚合物与流体溶剂在约400psig(2.76MPa)至约2,400psig(16.55MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,提取步骤中的压力小于约1,100psig(7.58MPa)。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约80℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约100℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约130℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约400psig(2.76MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约800psig(5.52MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正丁烷在约1,000psig(6.89MPa)至约4,500psig(31.03MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约80℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约100℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约130℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约400psig(2.78MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约800psig(5.52MPa)至约2,800psig(19.31MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚乙烯与正戊烷在约1,000psig(6.89MPa)至约2,400psig(16.55MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约80℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约100℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约130℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约150psig(1.03Pa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约1,000psig(6.89MPa)至约2,750psig(18.96MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与正丁烷在约1,500psig(10.34MPa)至约2,500psig(17.24MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约80℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约100℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约130℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约200psig(1.38MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约1,000psig(6.89MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚丙烯与丙烷在约2,000psig(13.79MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与流体溶剂在一定温度和压力处接触,其中两次过滤聚苯乙烯基本上保持未溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约90℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约100℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约120℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约500psig(3.45MPa)至约5,000psig(34.47MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约1,000psig(6.89MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚苯乙烯与正丁烷在约2,000psig(13.79MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与流体溶剂在一定温度和一定压力处接触,其中两次过滤聚(二甲基硅氧烷)基本上保持未溶解。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约100℃至约280℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约115℃至约220℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约120℃至约180℃的温度下接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约200psig(1.38MPa)至约1,800psig(12.41MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约300psig(2.07MPa)至约1,500psig(10.34MPa)的压力处接触。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括使两次过滤聚(二甲基硅氧烷)与正丁烷在约500psig(3.45MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处接触。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约80℃至约280℃的温度和约150psig(1.03MPa)至约8,000psig(55.16MPa)的压力处用具有小于约70℃的标准沸点的第一流体溶剂提取两次过滤聚合物,以产生包含提取聚合物的第五溶液。
分离
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使提取聚合物从第五溶液中分离,其中提取聚合物从溶液中沉淀出来并且不再溶解在流体溶剂中以产生更纯的聚合物。出于本发明的目的,术语“提取聚合物”和“更纯的聚合物”可互换使用。
在本发明的实施方案中,从流体溶剂中沉淀更纯的聚合物是通过在固定温度下降低压力来完成的。在本发明的实施方案中,从流体溶剂中沉淀更纯的聚合物是通过在固定压力处降低温度来完成的。在本发明的实施方案中,从流体溶剂中沉淀更纯的聚合物是通过在固定压力处升高温度来完成的。在本发明的实施方案中,从流体溶剂中沉淀更纯的聚合物是通过降低温度和压力两者来完成的。通过控制温度和压力,溶剂可部分或完全从液体转化成气相。在本发明的实施方案中,通过在分离步骤期间控制溶剂的温度和压力,在流体溶剂没有完全转化成100%的气相的情况下,使沉淀的聚合物从流体溶剂中分离。沉淀的更纯的聚合物的分离通过液-液或液-固分离的任何方法完成。液-液或液-固分离的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚乙烯从聚乙烯/流体溶剂溶液中分离,其中聚乙烯从溶液中沉淀。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约280℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50℃至约175℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约220℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约4,000psig(27.58MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约2,000psig(13.79MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正丁烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约280℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约30℃至约150℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50℃至约130℃的温度下使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约2,000psig(13.79MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约1,500psig(10.34MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚乙烯从聚乙烯/正戊烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚丙烯从聚丙烯/流体溶剂溶液中分离,其中聚丙烯从溶液中沉淀。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约220℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约200℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约2,000psig(13.79MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约1,500psig(10.34MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/正丁烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约-42℃至约220℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约150℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50℃至约130℃的温度下使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约6,000psig(41.37MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约3,000psig(20.68MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚丙烯从聚丙烯/丙烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚苯乙烯从聚苯乙烯/流体溶剂溶液中分离,其中聚苯乙烯从溶液中沉淀。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约220℃的温度下使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约100℃至约200℃的温度下使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约130℃至约180℃的温度下使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约2,000psig(13.79MPa)的压力处使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约1,500psig(10.34MPa)的压力处使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚苯乙烯从聚苯乙烯/正丁烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在一定温度和压力处使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/流体溶剂溶液中分离,其中聚(二甲基硅氧烷)从溶液中沉淀。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0℃至约220℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约115℃至约200℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约120℃至约180℃的温度下使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约0psig(0MPa)至约1,500psig(10.34MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约50psig(0.34MPa)至约1,000psig(6.89MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。在本发明的实施方案中,用于纯化再生聚合物的方法包括在约75psig(0.52MPa)至约500psig(3.45MPa)的压力处使聚(二甲基硅氧烷)从聚(二甲基硅氧烷)/正丁烷溶液中分离。
在本发明的实施方案中,将两次过滤聚合物从第四溶液中分离以产生更纯的聚合物。在本发明的实施方案中,在约0℃至约280℃的温度和约0psig(0MPa)至约2,000psig(13.79MPa)的压力处将两次过滤聚合物从第四溶液中分离以产生更纯的聚合物。
IX. 测试方法
本文所述的测试方法用于测量各种聚合物提纯方法的有效性。具体地,该方法证明了给定纯化方法在以下方面的有效性:改善颜色和半透明度/透明度(即,使得再生聚合物的颜色和不透明度更接近未着色的原始聚合物的颜色和不透明度)、减少或消除元素污染(即,去除重金属)、减少或消除不可燃污染物(即无机填料)、减少或消除挥发性化合物(尤其是有助于再生聚合物的恶臭的挥发性化合物)、以及减少或消除聚合物污染(即,聚丙烯中的聚乙烯污染)。
颜色和不透明度测量
聚合物的颜色和不透明度/半透明度是确定聚合物是否能够实现由聚合物制造的制品的所需视觉美感的重要参数。由于残留的颜料、填料和其他污染物,再生聚合物(特别是PCR聚合物)通常颜色深且不透明。因此,颜色和不透明度测量是确定用于纯化聚合物的方法的有效性的重要参数。
在颜色测量之前,将聚合物粉末或粒料中一者的样品压缩模塑成30mm宽×30mm长×1mm厚的方形试样(具有圆角)。使用清洁的未使用的铝箔作为不锈钢钢板之间的接触隔离层,通过将粉末冷压成片材而在室温(约20-23℃)下首先使粉末样品致密化。然后将大约0.85g的冷压粉末或粒料在使用铝压板预热至200℃的C型Carver Press(Carver, Inc.,Wabash, IN 46992-0554 USA)、未使用的铝箔隔离层、以及具有与方形试样的前述尺寸对应的腔的不锈钢垫片上压制成试样。在施加压力之前将样品加热5min。在5min后,然后利用至少2吨(1.81公吨)的液压压力将压制品压缩至少5秒,然后释放。然后取出模制叠堆,并且放置在两个厚的平板金属散热片之间用于冷却。然后从样品上剥离铝箔接触释放层并丢弃。将至少一侧上的样品周围的毛边剥离到模具边缘,并且然后将样品推动通过该形式。目视评价每个试样的空隙/气泡缺陷,并且仅使用颜色测量区域(0.7” (17.78mm)最小直径)中没有缺陷的样品进行颜色测量。
使用国际照明委员会(CIE)L a b 三维颜色空间来表征每个样品的颜色。尺寸L 为样品亮度的量度,其中L = 0对应于最暗的黑色样品,而L = 100对应于最亮的白色样品。尺寸a 是样品的红色或绿色的量度,其中正值a 对应于红色,并且负值a 对应于绿色。尺寸b 是样品的蓝色或黄色的量度,正值b 对应于黄色,而负值b 对应于蓝色。在HunterLab型LabScan XE分光光度计(Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, VA20190-5280, USA)上测量每个30mm宽×30mm长×1mm厚的方形试样样品的L a b 值。分光光度计被配置为D65作为标准照明体,观察角度为10°,面积直径视角为1.75” (44.45mm),并且端口直径为0.7” (17.78mm)。
使用前述的Hunter Lab分光光度计利用对比率不透明度模式来测定每个样品的不透明度,其为多少光透过样品的量度(即,样品的半透明度的量度)。进行两次测量以确定每个样品的不透明度。一次用白色背衬作为背景测量样品的亮度值,并且一次用黑色背衬作为背景测量样品的亮度值。然后使用以下等式由亮度值计算不透明度:
元素分析
许多再生聚合物具有不可接受的高浓度重金属污染。重金属(例如铅、汞、镉和铬)的存在可能阻止在某些应用(诸如食品或药物接触应用或医疗装置应用)中使用再生聚合物。因此,在确定用于纯化聚合物的方法的有效性时,测量重金属的浓度是重要的。
使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行元素分析。通过将约0.25g样品与4mL浓硝酸和1mL浓氢氟酸(HF)混合,根据样品的可用性,在n=2至n=6时制备测试溶液。使用Ultrawave微波消解方案消解样品,该方案由20min升温至125℃、10min升温至250℃和在250℃下保持20min组成。将消解的样品冷却至室温。加入0.25mL的100ppm Ge和Rh作为内标后,将经消解的样品稀释至50mL。为了评估测量的准确性,通过掺杂原生态聚合物来制备消煮解掺料。通过上述相同流程将掺杂有聚合物新料的样品称重,并且掺杂适量的所关注的单种元素,包括Na、Al、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb。以两种不同的含量准备掺料:“低含量掺料”和“高含量掺料”。将每种掺料准备一式三份。除了掺入原生态聚合物之外,还掺入坯料以确认在移液过程中没有发生错误,并追踪整个过程中的再循环利用。还将坯料掺杂样品以两种不同的含量制备一式三份,并且以与掺杂的原生态聚合物和测试样品相同的方式进行处理。通过制备0.05ppb、0.1ppb、0.5ppb、1ppb、5ppb、10ppb、50ppb、100ppb和500ppb的含有Na、Al、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的溶液来制备9点校准曲线。所有的校准标准物都是利用4mL浓硝酸和1mL浓HF通过稀释纯标准参考溶液和0.25mL的100ppm Ge和Rh作为内标来制备的。使用Agilent’s 8800 ICP‐QQQMS分析制备的标准品、测试样品和掺杂的测试样品,根据制造商建议进行优化。所监测到的每种分析物的m/z以及用于分析的碰撞室气体如下:Na,23m/z,H2;Al,27m/z,H2;Ca,40m/z,H2;Ti,48m/z,H2;Cr,52m/z,He;Fe,56m/z,H2;Ni,60m/z;无气体;Cu,65m/z,无气体;Zn,64m/z,He;Cd,112m/z;H2;Pb,总数206≥206,207≥207,208≥208m/z,无气体;Ge,72m/z,所有模式;Rh,103m/z,所有模式。Ge被用作所有元素的内标小于103m/z,并且Rh用于所有元素大于103m/z。
残余灰分含量
许多再生聚合物含有各种填料,例如碳酸钙、滑石和玻璃纤维。尽管可用于再生聚合物的原始应用,但这些填料以再生聚合物的下一次应用所不希望的方式改变聚合物的物理性质。因此,在确定用于纯化聚合物的方法的有效性时,测量填料的量是重要的。
进行热重量分析(TGA)以对样品中不可燃物质的量(有时也称为灰分含量)进行定量。将约5mg-15mg样品装载到铂样品盘上,并在TA Instruments Q500型TGA仪器中以20℃/min的速率在空气氛围中加热至700℃。在700℃下使样品保持等温10分钟。在等温保持之后,在700℃下测量残余物质量百分比。
气味分析
通过将约3g的每个样品置于20mL玻璃瓶中并在室温下平衡样品至少30min来进行气味感官分析。平衡后,打开每个小瓶,并由受过训练的分级师嗅探(bunny sniff)顶部空间以确定气味强度和描述符特征。气味强度根据以下等级进行分级:5 =很强;4 =强;3 =中度;2 =弱到中度;1 =弱;并且0 =没有气味。
聚合物污染分析
许多再生聚合物,特别是来源于混合流来源的再生聚合物,可能含有不希望的聚合物污染物。不希望受任何理论的束缚,聚合物污染(例如聚丙烯中的聚乙烯污染)可能由于存在异质相和由此产生的弱界面而影响聚合物的物理性质。此外,聚合物污染还可能增加聚合物的不透明度并对颜色有影响。因此,在确定用于纯化聚合物的方法的有效性时,测量聚合物污染的量是重要的。
使用差示扫描量热法(DSC)来评估半结晶聚合物污染。例如,为了测量聚丙烯中的聚乙烯污染的量,使用2重量%、4重量%、6重量%、8重量%和10重量%的Formolene® HB5502FHDPE (Formosa Plastics Corporation, USA)在Pro-fax 6331聚丙烯(LyondellBasellIndustries Holdings, B.V.)中制备一组五种聚丙烯/聚乙烯共混物。将约5mg-15mg的每个样品密封在铝DSC盘中,并使用以下方法在TA Instruments Q2000型DSC上分析:
1. 在30.00℃下平衡
2. 以20.00℃/min斜升至200.00℃
3. 标记周期0的结束
4. 以20.00℃/min斜升至30.00℃
5. 标记周期1的结束
6. 以20.00℃/min斜升至200.00℃
7. 标记周期2的结束
8. 以20.00℃/min斜升至30.00℃
9. 标记周期3的结束
10. 以5.00℃/min斜升至200.00℃
11. 标记周期4的结束
使用5.00℃/min DSC热谱曲线来计算每个已知HDPE含量样品的128℃左右HDPE峰的熔融焓。如图2所示,线性校准曲线建立了熔融焓相对于已知HDPE浓度(以重量%为单位)的绘图。
使用相同的上述DSC设备和方法来分析具有未知PE含量的样品。使用上述校准曲线来计算PE含量。用于生成校准曲线的特定HDPE将比再生聚合物样品中可能存在的聚乙烯(或聚乙烯共混物)污染更可能具有不同程度的结晶度。结晶度可独立地影响聚乙烯的测量熔融焓,并由此影响聚乙烯含量的所得计算结果。然而,本文所述的DSC测试方法意在作为比较用于纯化聚合物的不同方法的有效性的相对度量,并不意味着是聚合物共混物中聚乙烯含量的严格定量。尽管上述方法描述了聚丙烯中聚乙烯污染的测量,但是该方法可应用于使用不同温度范围的其它半结晶聚合物和DSC热谱曲线中的峰的测量。此外,诸如核磁共振(NMR)光谱的替代方法也可用于测量样品中半结晶和无定形聚合物污染的量。
化学污染物的分析确定
对于杀虫剂:应用了EN 15662:2018-07 Modular QuEChERS方法。对于烷基酚乙氧基化物、烷基酚和双酚,应用以下技术:将样品切割、均质化并称重;然后,添加内标(氘化双酚A),然后在室温处用己烷提取样品,添加MSTFA(N-甲基-N-(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)进行衍生化,并且通过GC-MSD确定污染物水平。对于二噁英、呋喃和PCB:应用ISO/IEC17025:2005方法。将样品切成小片,向样品材料的等分试样中添加13C/12C标记的PCDD/F内部标准物,用己烷和H2SO4提取并破坏基质1小时,用己烷再提取(3次,持续30min),应用多步骤色谱清洗,向测量溶液中添加13C/12C标记的PCDD/F回收标准物,并通过内部标记的PCDD/F标准物(同位素稀释技术和内标技术)进行定量。对于有机锡:该方法遵循用于吸收性卫生产品和其组成原材料中的有机锡化合物的EDANA方案(WSP 351)。更具体地,用含二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液的乙醇提取样品,用四乙基硼酸钠烷基化,并且通过用己烷提取转移到有机相中。然后,通过使用毛细管气相色谱法分离四取代的有机锡化合物,用AED或MS作为检测器来证明。GC-ICP-MS用作有机金属分析的检测器系统。对于邻苯二甲酸酯:将样品切割,均质化并称重。然后使用内标物并在室温处用己烷提取。然后通过GC-MSD鉴定并定量所提取的邻苯二甲酸酯。对于PAH:将样品切割,均质化并称重。然后,添加氘化PAH的内标物,并且用己烷提取样品。将提取的PAH用硅胶纯化,浓缩,然后通过GC-MSD表征。
松散结合的表面污染的量
松散结合的表面污染的量通过以下方法测定:将约20g塑料添加到1,000mL圆底烧瓶中。将大约300mL蒸馏水添加到1,000mL圆底烧瓶中。将圆底烧瓶封盖,然后剧烈振荡约60s。将水从烧瓶中倾析。将大约600mL附加蒸馏水添加到1,000mL烧瓶中,然后立即倾析,留下具有少量水的原始再生聚合物。将再生聚合物从圆底取出并使其在对流烘箱中在60℃下干燥过夜。塑料的质量变化%是松散结合的表面污染的量。
用于ΔE计算的颜色测量
用Minolta分光光度计,型号CM580d获得颜色测量。Leneta卡的“白色”部分用作共同背景,并且作为ΔE计算的参考点。ΔE是样品颜色和参考颜色之间的色差。使用D65光源和10°观察者进行颜色测量。针对压缩的热塑性淀粉组合物样品中的每个样品进行最少三次测量。将L、a、b值取平均值并与ΔE值一起报告。纯白色Leneta卡的ΔE值为零,并且与零的正偏差指示变色增加。本领域技术人员将知道如何计算ΔE值。
X. 实施例
比较例1—使用可商购获得的水洗过程#1,之后进行熔体致密化来纯化高保管商业用后膜
将由高保管商业用后膜#1组成的再生聚合物进料到可商购获得的纯化过程中。清洁过程由切碎、各种水洗步骤、干燥和熔体致密化组成。切碎使材料均匀化,同时减小其基本尺寸。水溶液洗涤应该有效地去除表面污染。然而,由于化学污染物在水中的低溶解度,该方法去除大量可渗透污染的能力应该是最小的。在干燥和熔体致密化过程中应当去除少量的挥发性整体污染,但总体上,整体污染应当在很大程度上不受影响。此外,用作再生聚合物的高保管商业用后膜来源具有有限的化学污染,如由低水平的杀虫剂、二噁英和邻苯二甲酸酯所证明的。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析再生聚合物和更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别。纯化后,更纯的塑料含有略微降低水平的化学污染,如表3所示。五种所选物质的去除率如下:对于4-叔戊基苯酚,去除效率为0%。对于双酚A,去除效率为94%。对于OCDD,去除效率为78%。对于PCB 118,去除效率为68%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为22%。五种所选污染物的平均去除效率为约52%。
表3
使用可商购获得的水洗过程#1来纯化高保管商业用后(HCPC)
来源#1
比较例2—使用可商购获得的水洗过程#2,之后进行熔体致密化来纯化高保管商业用后膜#2
将由高保管商业用后膜#2组成的再生聚合物进料到市场上可获得的纯化过程中以生产更纯的塑料。清洁过程由切碎、热水洗涤、干燥和熔体致密化组成。与水洗过程#1的情况一样,该过程应该去除表面污染,但是去除大量可渗透污染的能力有限。由GALABLaboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析再生聚合物和更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表4所示。高保管膜来源(再生聚合物)具有有限的化学污染,如由低水平的二噁英、PCB、邻苯二甲酸酯和PAH所证明的。更纯的塑料含有化学污染水平增加和略微降低的混合物。某些化学污染物的增加可能是由于来自其他更严重污染的进料流的交叉污染和/或当前进料的污染水平的可变性。五种所选物质的去除率如下:对于4-叔戊基苯酚,去除效率为0%。对于双酚A,去除效率为96%。对于OCDD,去除效率为0%。对于PCB 118,去除效率为68%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为0%。五种所选污染物的平均去除效率为约14%。
表4
使用可商购获得的水洗过程#2来纯化高保管商业用后(HCPC)
来源#2
比较例3A—使用来自Cadel的可商购获得的脱墨过程纯化商业用后#1膜。
将由商业用后膜#1组成的再生聚合物进料到在市场上可从Cadel获得的称为脱墨(http://cadeldeinking.com/en/)的纯化过程中以生产更纯的塑料。该方法由切碎、水性脱墨、水涤/冲洗和干燥组成。根据专利技术,脱墨步骤涉及升高的温度、升高的pH和表面活性剂。各种洗涤步骤应有效地去除表面污染。此外,由于温度升高,将去除少量的整体可渗透污染,这将增加扩散率,并且由于表面活性剂/pH组合,污染物在水中的溶解度可能增加。然而,预期整体提取率较低。与碎片形式的更纯的塑料的约0.02重量%相比,引入的再生聚合物经测定具有0.125重量%的松散结合的表面污染。因此,该清洁过程去除了大于80%的进入的松散结合的表面污染。在清洁之后但在分析再生聚合物进行化学污染之前,使用单螺杆挤出机在190℃处使碎片熔融致密化以产生粒料。将粒料研磨至300μm至500μm的平均直径。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析再生聚合物和更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表5所示。再生聚合物含有中等水平的化学污染,表明商业用后膜缺乏高保管生命周期。例如,进入的二噁英如OCDD是LOQ的40倍,其高于先前描述的比较例1、比较例2和比较例5的高保管来源。此外,该特定的来源具有高水平的纸污染,一旦再熔融用于致密化/造粒,其可能形成另外的化学污染。该特定来源在烷基酚中特别高(LOQ的约1,000倍),进一步表明该再循环利用来源内的化学污染水平。该再生聚合物由切碎的膜组成,其中大部分熔化在一起成为塑料块。因此,由于不能接近完全被污染的表面,使用该来源的表面清洗技术的有效性在一定程度上受到抑制。在脱墨过程之后,更纯的塑料含有降低水平的化学污染。五种所选物质的去除率如下:对于4-叔戊基苯酚,去除效率为71%。对于双酚A,去除效率为0%。对于OCDD,去除效率为60%。对于PCB 118,去除效率为0%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为22%。五种所选污染物的平均去除效率为约31%。
比较例3B—使用来自Cadel的可商购获得的脱墨过程纯化家用后膜#1。
将由家用后膜#1组成的再生聚合物进料到比较例3A的表面纯化过程中以生产更纯的塑料。与更纯的塑料的约0.003重量%相比,引入的再生聚合物经测定具有0.047重量%的松散结合的表面污染。因此,该清洁过程去除了大于80%的进入的松散结合的表面污染。在分析化学污染之前,使用挤出机将家用后膜#1的碎片熔体致密化并造粒。将粒状材料研磨至300μm至500μm的平均粒度。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7,21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析再生聚合物和更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表5所示。再生聚合物含有极高水平的化学污染,包括显著的污垢。例如,杀虫剂胡椒基丁醚为约7xLOQ;烷基酚乙氧基化物为约1,000xLOQ;二噁英和邻苯二甲酸酯为约300xLOQ。更纯的塑料含有降低水平的化学污染。注:尽管使用相同的清洁过程,但比较例3A与比较例3B之间的去除功效的差异可能是由于:1)清洁过程暴露的表面积的差异,2)化学污染物在表面上和整体内分布的差异,以及3)样本内化学污染物的固有可变性和测量技术的可变性。五种所选物质的去除率如下:对于4-叔戊基苯酚,去除效率为38%。对于双酚A,去除效率为92%。对于OCDD,去除效率为21%。对于PCB118,去除效率为0%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为73%。五种所选污染物的平均去除效率为约45%。
表5
使用来自Cadel的可商购获得的脱墨过程来纯化商业用后(PC)来源#1和家用后(PH)来源#1
比较例4—使用可商购获得的除臭过程纯化高保管商业用后#3膜
将由高保管商业用后膜#3组成的再生聚合物进料到被称为除臭技术的纯化过程中。该方法包括将粒状进料暴露于中等温度和连续空气冲洗。因此,该清洁技术主要去除挥发性表面和整体污染。然而,与受控的终端市场相关的大部分化学污染物是高度非挥发性的。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析再生聚合物和更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表6所示。高保管膜来源#3具有有限的化学污染,如由低水平的二噁英、PCB、邻苯二甲酸酯和PAH所证明的。更纯的塑料含有略微降低水平的化学污染。五种所选物质的去除率如下:对于4-叔戊基苯酚,去除效率为88%。对于双酚A,去除效率为96%。对于OCDD,去除效率为20%。对于PCB 118,去除效率为0%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为0%。五种所选污染物的平均去除效率为约41%。
表6
使用可商购获得的除臭过程来纯化高保管商业用后(HCPC)
来源#3
通常,用于纯化/清洁膜和其他塑料废料(包括水洗、脱墨和脱挥发份)的已建立的方法,目前不能充分去除化学污染物,尤其是在高保管来源中。即使具有高保管来源,化学污染仍然存在并且没有完全去除,这可能限制某些消费者的最终用途。因此,对清洁技术的需求尚未满足,所述清洁技术能够更完全地去除足以用于高度污染的来源和用于任何市场需要更纯的再循环利用材料的化学污染。
实施例1—在沸点和大气压处在具有乙酸乙酯的家用后膜#1的CSTR中使用浸没浸出的整体纯化
将2,000g乙酸乙酯添加到5L搅拌的圆底烧瓶中。烧瓶配有机械搅拌器、一个回流冷凝器和一个热夹套。机械搅拌设定为400rpm。加热夹套由可变电压变压器控制。加热使乙酸乙酯在约10min内快速沸腾(约77.1℃)。达到乙酸乙酯的沸点后,降低热量输入,以在约77.1℃的沸点下实现约10ml/min的恒定回流速率。将家用后膜#1添加到含有沸腾的乙酸乙酯的圆底烧瓶中。添加约110g至120g呈碎片形式的家用后膜#1。碎片的厚度为约20μm至30μm。因此,再生聚合物的表面积与体积比为约80mm-1。搅拌足以完全剥脱乙酸乙酯内的膜碎片并防止它们附聚。继续提取约45min。终止搅拌,并去除热量。从碎片中倾析乙酸乙酯。将另外2,000g在沸点处或接近沸点的预热的新鲜乙酸乙酯添加到5L圆底中的塑料碎片中以完成第二提取步骤。以400rpm至500rpm开始搅拌,同时施加足以使乙酸乙酯以约10mL/min回流的加热。向碎片中添加新鲜乙酸乙酯后达到回流的时间为约5min。第2次提取持续总共约45min。停止搅拌,并去除热量。将乙酸乙酯倾析出,然后将膜碎片置于无真空的过滤烧瓶中,以进一步去除残余乙酸乙酯。然后将膜碎片在室温处干燥过夜。对于两个阶段,每个阶段的浸出溶剂与再生聚合物比为约18:1,得到约36:1的总溶剂与再生聚合物比。每阶段的浸出时间为每阶段约50min,总时间为约100min。将干燥的膜碎片置于约190℃的Pharma 11微型双螺杆混配机中以产生粒料。然后将粒料机械研磨至约1mm的平均粒度以产生最终更纯的塑料。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg,Germany)使用部分IX中公开的方法分析更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表7所示。对于污染物4-叔戊基苯酚,去除效率为93%。对于污染物双酚A,去除效率为85%。对于污染物OCDD,去除效率为97%。对于PCB 118,去除效率为90%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为79%。污染物4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的平均去除能力为89%。
表7
在沸点和大气压处用乙酸乙酯在CSTR中
使用浸没浸出来纯化家用后(PH)膜#1
实施例2—在沸点和大气压处在具有乙酸乙酯的家用后膜#1的CSTR中使用浸没浸出的整体纯化。
将约110g至120g呈膜碎片形式的家用后膜#1(表面积与体积比为约80mm-1)添加到5L圆底烧瓶中。烧瓶配有机械搅拌器、一个回流冷凝器和一个热夹套。机械搅拌设定为400rpm。加热夹套由可变电压变压器控制。将2000g乙酸乙酯在单独的圆底烧瓶中加热至沸点。将2000g沸腾的乙酸乙酯添加到含有膜碎片的5L圆底中。施加热以快速实现沸腾条件。400rpm搅拌足以防止膜附聚并实现良好的剥脱。一旦实现沸腾(约5min),降低热量以在约77.1℃处产生约10ml/min的溶剂回流速率。继续浸出总共20min至25min。在约25min之后,去除加热,然后从碎片中滗出乙酸乙酯。将第二2000g预热的新鲜沸腾的乙酸乙酯添加到5L圆底中的碎片中以完成第二浸出阶段。以400rpm至500rpm开始搅拌,同时施加足以以10mL/min回流的加热。达到回流的时间为约5min。第2次浸出持续总共25min。去除热量,并终止搅拌。将乙酸乙酯倾析出,然后将膜碎片添加到无真空的过滤烧瓶上的过滤漏斗中。在约10min之后,将碎片置于烘烤板上,使溶剂蒸发过夜。对于两个阶段,每个阶段的浸出溶剂与再生聚合物比为约18:1,得到约36:1的总浸出溶剂与再生聚合物比。每阶段的浸出时间为约30min,总时间为约60min。将干燥的膜碎片置于约190℃的Pharma 11微型双螺杆混配机中以产生粒料。然后将粒料机械研磨至约1mm的平均粒度以产生最终更纯的塑料。由GALABLaboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表8所示。对于污染物4-叔戊基苯酚,去除效率为90%。对于污染物双酚A,去除效率为79%。对于污染物OCDD,去除效率为97%。对于PCB 118,去除效率为82%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率为98%。污染物4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的平均去除能力为89%。
尽管实施例2的浸出时间较短,但实施例1和实施例2的总去除效率非常相似,表明浸出是溶剂槽受限的,而不是时间受限的。因此,浸出可能在较短的总时间操作,但具有更多的阶段和/或稍微更高的浸出溶剂与再生聚合物质量比以改善去除。
表8
在沸点和大气压处用乙酸乙酯在CSTR中
使用浸没浸出来纯化家用后(PH)膜#1
实施例3—在沸点和大气压处在具有THF的家用后膜#1的CSTR中使用浸没浸出的整体纯化。
将2,000g THF添加到5L搅拌的圆底烧瓶中。烧瓶配有机械搅拌器、一个回流冷凝器和一个热夹套。机械搅拌设定为400rpm。加热夹套由可变电压变压器控制。加热使THF在约10min内快速沸腾(约66℃)。达到THF的沸点后,降低热量输入,以在约66℃的沸点下实现约10ml/min的恒定回流速率。将家用后膜#1添加到含有沸腾的THF溶剂的圆底烧瓶中。添加约110g至120g呈碎片形式的家用后膜#1(表面积与体积比约80mm-1)。搅拌足以完全剥脱THF内的膜碎片并防止它们附聚。继续浸出约45min。终止搅拌,并去除热量。从碎片中倾析THF。将另外2,000g在沸点处或接近沸点的预热的新鲜THF添加到5L圆底中的塑料碎片中以完成第二浸出步骤。以400rpm至500rpm开始搅拌,同时施加足以使THF以约10mL/min回流的加热。向碎片中添加新鲜THF后达到回流的时间为约5min。第2次浸出持续总共约45min。停止搅拌,并去除热量。将THF倾析出,然后将膜碎片置于无真空的过滤烧瓶中,以进一步去除残余THF。然后将膜碎片在室温处干燥过夜。对于两个阶段,每个阶段的浸出溶剂与再生聚合物比为约18:1,得到约36:1的总浸出溶剂与再生聚合物比。每阶段的浸出时间为约50min,总时间为约100min。将干燥的膜碎片置于约190℃的Pharma 11微型双螺杆混配机中以产生粒料。然后将粒料机械研磨至约1mm的平均粒度以产生最终更纯的塑料。由GALABLaboratories GmbH(Am Schleusengraben 7, 21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析更纯的塑料中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表9所示。对于污染物4-叔戊基苯酚,去除效率为98%。对于污染物双酚A,去除效率为91%。对于污染物OCDD,去除效率为96%。对于PCB 118,去除效率为67%。对于邻苯二甲酸二-2-乙基己酯,去除效率大于98%。污染物4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的平均去除能力为90%。
表9
在沸点和大气压处用THF在CSTR中
使用浸没浸出来纯化家用后(PH)膜#1
实施例4—通过Cadel脱墨的表面洗涤和涉及在沸点和大气压处在CSTR中使用家用后膜#1和乙酸乙酯浸没浸出的整体纯化的组合
如在比较例3B中纯化由家用后膜#1组成的再生聚合物,以产生更纯的塑料#1(表面积与体积比约8mm-1)。将更纯的塑料#1如下进料至提取的整体纯化步骤:将约110g至120g呈膜碎片形式的来自比较例3B的更纯的塑料添加到5L圆底烧瓶中。烧瓶配有机械搅拌器、一个回流冷凝器和一个热夹套。机械搅拌设定为400rpm。加热夹套由可变电压变压器控制。将2000g乙酸乙酯在单独的圆底烧瓶中加热至沸点。将2000g沸腾的乙酸乙酯添加到含有膜碎片的5L圆底中。施加热以快速实现沸腾条件。400rpm搅拌足以防止膜附聚并实现良好的剥脱。一旦实现沸腾(约5min),降低热量以在约77.1℃处产生约10ml/min的溶剂回流速率。继续浸出总共20min至25min。在约25min之后,去除加热,然后从碎片中滗出乙酸乙酯。将第二2000g预热的新鲜沸腾的乙酸乙酯添加到5L圆底中的碎片中以完成第二浸出阶段。以400rpm至500rpm开始搅拌,同时施加足以以10mL/min回流的加热。达到回流的时间为约5min。第2次提取持续总共25min。去除热量,并终止搅拌。将乙酸乙酯倾析出,然后将膜碎片添加到无真空的过滤烧瓶上的过滤漏斗中。在约10min之后,将碎片置于烘烤板上,使溶剂蒸发过夜。每个阶段的浸出溶剂与聚合物比为约18:1,每个阶段持续约30min的时间。因此,总浸出溶剂与塑料比为约36:1,并且总浸出时间为约60min。将干燥的膜碎片置于约190℃的Pharma 11微型双螺杆混配机中以产生粒料。然后将粒料机械研磨至约1mm直径的平均粒度以产生最终更纯的塑料#2。由GALAB Laboratories GmbH(Am Schleusengraben 7,21029 Hamburg, Germany)使用部分IX中公开的方法分析更纯的塑料#2中通常存在于再循环利用材料中的化学污染物的类别,如表10所示。对于该实施例,仅测试二噁英、呋喃和PCB。考虑到减少的数据集,扩展所显示的二噁英、呋喃和PCB的种类。对于污染物OCDD,去除效率为98%。对于PCB 118,去除效率为83%。
表10
涉及在沸点和大气压处用乙酸乙酯在CSTR中
使用浸没浸出来表面洗涤和整体纯化家用后(PH)膜#1两者的纯化
实施例5—涉及在CSTR中用乙酸乙酯浸没浸出的表面纯化步骤、熔体致密化和整体纯化。
将包含表面积与体积比大于约50mm-1的切碎的污染膜的再生聚合物进料到表面纯化步骤中,该表面纯化步骤包括水性表面洗涤步骤,同时施加约30min的时间的剧烈机械搅拌;其中所述表面洗涤步骤导致大于约80%的松散结合的表面污染。然后将所得材料输送到用乙酸乙酯在约77℃和接近大气压处以20:1的乙酸乙酯与再生聚合物比操作的3阶段CSTR浸没浸出整体纯化中,每个阶段停留时间为约20min的时间。在第1阶段之后,将来自阶段1的塑料在与阶段1类似的条件下输送到第二槽式反应器。在第3阶段内重复此操作,总溶剂与进料比为约60:1,以及总提取时间为约60min。来自第三阶段的塑料使用机械气旋作用脱挥发,然后运输到通风单螺杆挤出机,其中材料被熔融、脱挥发并熔体过滤。将所得熔融材料成形为粒料并且用水或空气淬灭。所得粒料是更纯的塑料。污染物4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸二-2-乙基己酯的平均去除能力大于约55%。
给出以上描述仅用于理解清楚,并且不应从中理解为不必要的限制,因为本发明范围内的修改对本领域普通技术人员而言是显而易见的。
本文所公开的尺寸和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反,除非另外指明,否则每个此类尺寸旨在表示所述值以及包围该值功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的尺寸旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或换句话讲有所限制,否则将本文引用的每篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或申请,全文均以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求保护的现有技术的认可,或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外,当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已例示和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以作出各种其他变化和修改。因此,本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于纯化再生聚合物的方法,所述方法包括:
a.获得所述再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯中的至少一者;
b.在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及大气压和1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯,以产生包含烷基酚、双酚、二噁英、PCB或邻苯二甲酸酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;并且其中所述平均去除效率大于55%;
c.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处使所述浸出聚合物溶解在第一流体溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;
d.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降所述第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的所述至少一种悬浮污染物的第二溶液;
e.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤所述第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的所述至少一种悬浮污染物的第三溶液;
f.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处通过吸附过滤来过滤所述第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;
g.在80℃至280℃的温度和150psig(1.03MPa)至8,000psig(55.16MPa)的压力处用具有小于70℃的标准沸点的第二流体溶剂提取所述两次过滤聚合物,以产生包含提取聚合物的第五溶液;以及
h.从所述第五溶液中分离所述提取聚合物,以产生更纯的聚合物;
并且其中所述第二流体溶剂具有与所述第一流体溶剂相同的化学组成或不同的化学组成。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述烷基酚、双酚、二噁英、PCB和邻苯二甲酸酯包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述浸出阶段的数量介于1个和50个之间。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述再生聚合物具有大于1mm-1的平均表面积与体积比。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述浸出步骤的所述总停留时间小于360min。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述浸出溶剂是DME、二乙醚、MEK、乙酸乙酯、THF、丙酮、甲醇和CO2或它们的混合物中的至少一者。
7.根据权利要求2所述的方法,其中所述浸出温度介于20℃和90℃之间,并且所述浸出压力介于大气压和1,000atm之间;其中所述浸出溶剂是乙酸乙酯;其中所述浸出步骤的所述总停留时间小于360min;并且其中所述平均去除效率为55%。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述再生聚合物在所述浸出步骤之前在一个或多个表面洗涤步骤中在非致密化状态下进行表面洗涤;其中所述一个或多个表面洗涤步骤导致松散结合的表面污染减少大于80%;并且其中所述再生聚合物在所述表面洗涤步骤之前具有大于1mm-1的平均表面积与体积比。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述再生聚合物在所述浸出步骤之前在表面洗涤步骤中在非致密化状态下进行表面洗涤以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于80%;其中所述再生聚合物在表面洗涤之前具有大于1mm-1的平均表面积与体积比;其中所述表面洗涤过程是脱墨类型的;其中所述脱墨过程导致在脱墨的聚合物与没有表面印刷油墨的所述再生聚合物之间的ΔE变化小于10%;其中所述浸出步骤在连续搅拌槽反应器(CSTR)中进行;其中所述浸出溶剂是乙酸乙酯;其中所述CSTR包括3个浸出阶段;其中所述浸出温度为77℃并且所述浸出压力接近大气压;其中所述浸出阶段中的每个浸出阶段的所述停留时间为20min;其中所述平均去除效率大于55%;并且其中使用熔体挤出将所述浸出聚合物脱挥发并致密化以产生浸出聚合物粒料。
10.根据权利要求1所述的方法,其中在0℃至280℃的温度和0psig(0MPa)至2,000psig(13.79MPa)的压力下从所述第五溶液中分离所述提取聚合物。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述再生聚合物为PCR聚合物。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一流体溶剂或所述第二流体溶剂具有小于0℃且大于-45℃的标准沸点和小于+25kJ/mol的标准汽化焓变。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一流体溶剂或所述第二流体溶剂选自烯属烃、脂族烃以及它们的混合物。
14.根据权利要求1所述的方法,其中溶解、沉降、过滤和提取步骤中的温度为110℃至220℃,并且所述提取步骤中的压力为400psig(2.76MPa)至2,400psig(16.55MPa)。
15.一种用于纯化再生聚合物的方法,所述方法包括:
a.获得所述再生聚合物;其中所述再生聚合物选自消费后再生(PCR)聚合物、工业用后再生(PIR)聚合物以及它们的组合;并且其中所述再生聚合物包含污染物,每种污染物具有一定浓度;并且其中所述再生聚合物污染物包括4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者;
b.在非致密化状态下表面洗涤所述再生聚合物以产生表面洗涤聚合物;其中所述表面洗涤导致松散结合的表面污染减少大于80%;
c.在低于所述再生聚合物的初始熔点的温度以及大气压和1,000atm之间的压力处,使用浸出溶剂在多个浸出阶段中在总停留时间和每个所述浸出阶段的停留时间内以平均去除效率从所述再生聚合物中浸出所述4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯,以产生包含4-叔戊基苯酚、双酚A、OCDD、PCB 118和邻苯二甲酸2-乙基己酯中的至少一者的浸出聚合物,各自具有一定浓度;其中所述平均去除效率大于55%;
d.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处使所述浸出聚合物溶解在第一流体溶剂中,以产生包含溶解聚合物、至少一种溶解污染物和至少一种悬浮污染物的第一溶液;
e.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处沉降所述第一溶液,以产生包含沉降聚合物、至少一种溶解污染物和更少的所述至少一种悬浮污染物的第二溶液;
f.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处通过机械过滤来过滤所述第二溶液,以产生包含过滤聚合物、至少一种溶解污染物和甚至更少的所述至少一种悬浮污染物的第三溶液;
g.在90℃至280℃的温度和200psig(1.38MPa)至9,000psig(62.05MPa)的压力处通过使所述第三溶液与一种或多种固体介质接触而吸附过滤来过滤所述第三溶液,以产生包含两次过滤聚合物的第四溶液;
h.在80℃至280℃的温度和150psig(1.03MPa)至8,000psig(55.16MPa)的压力处用具有小于70℃的标准沸点的第二流体溶剂提取所述两次过滤聚合物,以产生包含提取聚合物的第五溶液;以及
i.从所述第五溶液中分离所述提取聚合物,以产生更纯的聚合物;并且其中所述第二流体溶剂具有与所述第一流体溶剂相同的化学组成或不同的化学组成。
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