一種廢舊聚酯瓶生產(chǎn)塑編袋、包裝袋的方法

王仁龍 整理

一、概述

聚酯瓶，又稱PET瓶，PET是由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的聚合物。PET瓶具有質(zhì)輕、透明度高、耐沖擊、不易碎裂等特性，還可以阻止二氧化碳?xì)怏w，讓汽水保持有“氣”，因此被廣泛應(yīng)用于礦泉水、汽水等飲品的包裝。

隨著PET瓶的廣泛應(yīng)用，每年有成千上萬噸廢舊 PET瓶產(chǎn)生，為了避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，人們對廢舊PET瓶進(jìn)行回收利用。

目前PET瓶的再生方法主要有兩種，一種是采用化學(xué)手段，對PET廢料進(jìn)行解聚反應(yīng)后再加入多元酸或多元醇經(jīng)酯化反應(yīng)制備新的聚酯，但這種方法存在能耗大的問題，因?yàn)榻饩鄯磻?yīng)通常是在高溫高壓條件下進(jìn)行；另一種是采用物理手段，直接由PET廢料加工塑料制品，但為了保證塑料制品的使用性能，通常需要添加助劑，如增強(qiáng)劑、增塑劑、抗靜電劑、抗氧劑、抗紫外線劑等，對PET廢料進(jìn)行共混改性。

本文介紹了一種廢舊聚酯瓶生產(chǎn)塑編袋、包裝袋的方法，先采用化學(xué)改性結(jié)合物理改性的方式制備混合料，再由混合料加工生產(chǎn)塑編袋、包裝袋，利用該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)廢舊聚酯瓶的高效再生，在降低成本的同時(shí)避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，還能利用制備的混合料生產(chǎn)得到具有優(yōu)良應(yīng)用性能的塑編袋、包裝袋，提高經(jīng)濟(jì)效益。

二、技術(shù)方案

一種廢舊聚酯瓶生產(chǎn)塑編袋、包裝袋的方法，包括以下步驟：

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料；

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，冷卻切粒，得到再生PET粒料；

（3）向再生 PET粒料中加入異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，冷卻切粒，得到改性PET粒料；

（4）向改性 PET粒料中加入增強(qiáng)劑、增塑劑和抗靜電劑，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，冷卻切粒，得到混合料；

（5）采用混合料經(jīng)拉絲、編織工序加工成塑編袋，或者采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

PET廢料的塑性破壞嚴(yán)重，成型性差，強(qiáng)度低，本技術(shù)借助化學(xué)改性和物理共混的技術(shù)手段來改善其加工性能以及再加工制成塑料制品的應(yīng)用性能。

所述混煉型雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為（30-50）:1，螺桿轉(zhuǎn)速為100-400 r/min，螺桿溫度為240-255℃。

所述再生PET粒料、異氰酸丙基三乙氧基硅烷的重量比為1000:（20-50）。由于本技術(shù)采用反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)作為反應(yīng)器，反應(yīng)溫度較高，在沒有添加催化劑的條件下，所能達(dá)到的反應(yīng)速率足以快速完成反應(yīng)。

所述反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為（40-60）:1，螺桿轉(zhuǎn)速為100-400 r/min，螺桿溫度為240-255℃。

所述改性PET粒料、增強(qiáng)劑、增塑劑和抗靜電劑的質(zhì)量比為 100:（5-20）（1-10）:（0.25-2）。

所述增強(qiáng)劑為聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乳酸（PLA）中的一種或兩種的混合物。采用PBT、PLA作為增強(qiáng)劑，都屬于聚酯類聚合物，與PET的相容性好。

所述增塑劑為檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯中的一種或幾種。相對于鄰苯二甲酸酯類增塑劑來說，檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯屬于目前應(yīng)用較為廣泛的環(huán)保增塑劑。由于本技術(shù)采用異氰酸丙基三乙氧基硅烷對再生 PET進(jìn)行的化學(xué)改性具有增塑效果，因此在物理共混改性時(shí)可以減少增塑劑的用量，降低增塑劑的投入成本。

所述抗靜電劑為乙氧基化烷基胺。由于PET材料易摩擦產(chǎn)生靜電，因此需要通過添加抗靜電劑以減少靜電積累。

本技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種增塑劑的制備方法，采用該增塑劑來替代檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯作為上述技術(shù)方案步驟（4）中的增塑劑，取得更好的增塑效果。

所述增塑劑為L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯，結(jié)構(gòu)式如下所示：

反應(yīng)方程式如下所示：

合成方法：將L-谷氨酸加入溶劑DMF中，攪拌溶解，再加入間三氟甲基苯乙醇和催化量的濃硫酸，L-谷氨酸與間三氟甲基苯乙醇的摩爾比為1:2，加完后升溫至80-85℃保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，加水沉淀，過濾，水洗，烘干，粉碎，得到L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯。

產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征：

三、有益效果

（1）本技術(shù)采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，因?yàn)閺U舊聚酯瓶上的標(biāo)簽與瓶蓋通常不是 PET材質(zhì)，需要將非 PET部分除去以保證PET廢料僅包含PET大分子以及降解產(chǎn)生的小分子。

（2）本技術(shù)采用異氰酸丙基三乙氧基硅烷對再生PET進(jìn)行化學(xué)改性（PET分子中的羥基與異氰酸丙基三乙氧基硅烷分子中的異氰酸基在高溫條件下快速發(fā)生縮合反應(yīng)），制得的改性 PET兼具PET、氨基甲酸酯和硅氧烷結(jié)構(gòu)，從而改善再生 PET的加工性能和再加工制成塑料制品的應(yīng)用性能。

（3）本技術(shù)在制備的改性 PET的基礎(chǔ)上還適量添加了增強(qiáng)劑、抗靜電劑和抗氧劑，目的是通過物理共混的方式來進(jìn)一步優(yōu)化再生 PET的加工性能和再加工制成塑料制品的應(yīng)用性能。

四、具體實(shí)施方式

L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯的合成：將14.7 g L-谷氨酸加入250 mL溶劑DMF中，攪拌溶解，再加入30.8 g間三氟甲基苯乙醇和1 g濃硫酸，加完后升溫至80-85℃保溫反應(yīng)2 h，反應(yīng)結(jié)束，加水沉淀，過濾，水洗，烘干，粉碎，得到L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯。

實(shí)施例1

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為35:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入42份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為55:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯、50份檸檬酸三丁酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

實(shí)施例2

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入38份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入150份聚乳酸、40份環(huán)氧大豆油和3份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為38:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

實(shí)施例3

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為38:1，螺桿轉(zhuǎn)速為150 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入45份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為58:1，螺桿轉(zhuǎn)速為350 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯、20份聚乳酸、35份偏苯三甲酸三辛酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1中的檸檬酸三丁酯替換為等量的L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯，其余步驟和條件不變，得到實(shí)施例4。

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為35:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入42份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為55:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯、50份L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

實(shí)施例5

將實(shí)施例1中的檸檬酸三丁酯替換為40份的L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯，其余步驟和條件不變，得到實(shí)施例5。

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為35:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入42份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為55:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯、40份L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

對比例1

將實(shí)施例1中的步驟（3）刪除，其余步驟和條件不變，得到對比例1。

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為35:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯、50份檸檬酸三丁酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（4）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

對比例2

將實(shí)施例1中的增塑劑刪除，其余步驟和條件不變，得到對比例2。

（1）采用機(jī)械手段分離除去廢舊聚酯瓶上的非PET部分，再經(jīng)洗滌、破碎，得到PET廢料。

（2）利用混煉型雙螺桿擠出機(jī)對 PET廢料進(jìn)行熔融擠出，螺桿長徑比為35:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為 250-255℃，冷卻切粒，得到再生PET粒料。

（3）向1000份再生PET粒料中加入42份異氰酸丙基三乙氧基硅烷，充分混合后轉(zhuǎn)至反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出，螺桿長徑比為55:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為250-255℃，冷卻切粒，得到改性PET粒料。

（4）向1000份改性PET粒料中加入100份聚對苯二甲酸丁二醇酯和5份乙氧基化烷基胺，充分混合后轉(zhuǎn)至混煉型雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，螺桿長徑比為40:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為245-250℃，冷卻切粒，得到混合料。

（5）采用混合料經(jīng)吹塑工序加工成包裝袋。

依照標(biāo)準(zhǔn) GB/T 13022-1991《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》對上述實(shí)施例和對比例制備的包裝袋進(jìn)行拉伸性能測試。

測試結(jié)果見表1。

表1 包裝袋的拉伸性能測試對比結(jié)果

由表1可以得知，實(shí)施例中增塑劑的添加、增塑劑的替換以及 PET的化學(xué)改性都能實(shí)質(zhì)性提高最終所制再生PET產(chǎn)品的拉伸性能。