目前PET瓶到纤维(bottle to fiber,简称B2F)回收利用主要商业化生产工艺有物理法(路径包括机械回收、半机械回收)、化学法(瓶到单体)和简单化学法(瓶到低聚物)等回收工艺。这些工艺技术各有优缺点,在此简单介绍。

  目前再生PET纤维90%以上的原料都是废弃PET瓶片。物理法PET加工工艺是指通过熔融挤出方式,将瓶片以物理过程转化为纤维或其他产品。

  ②首先将瓶片转化成再生PET切片,然后将再生PET切片熔融挤出制成纤维;

  ③熔体液相增粘回收工艺,即在瓶片通过螺杆挤出机后,增加液相熔体增粘工序,以提高再生PET熔体质量,保证化纤产品质量。

  瓶片到纤维工艺(物理回收),直接通过熔融挤压PET瓶片生产再生PET短纤(图(a))。该工艺最先由美国Wellman International Ltd.开发,目前国内80%的再生PET纤维企业采用。

  瓶片到切片再到纤维工艺(半物理回收),瓶片首先被挤出成再生PET切片,然后转化成纤维和其他产品。如Long John Group(LJG)通过“瓶片—切片—纤维”途径生产再生PET纤维(图(b))。

  在化学法工艺回收中,通过各种解聚技术,PET聚合物被分解成单体或低聚物。化学法回收的成本要高于物理法回收,它通常需要大规模进行以确保经济上的可行性。化学回收的重要优势是可以达到原生PET(Virgin PET)的质量。目前市场上的化学回收技术包括糖酵解、甲醇分解和碱性水解等工艺。

  台湾远东新世纪公司的“瓶片到低聚物”回收利用:PET糖酵解产生低聚物对苯二甲酸双羟乙酯(BHET),低聚物经过一个精细过滤步骤,接着重新聚合成PET;然后再生PET被纺丝制成纤维。

  Paszun and Spychaj案例:一定工艺条件下,使用甲醇将PET解聚为DMT和EG;冷却反应混合物,并通过沉淀作用、离心作用和结晶回收DMT;然后通过再聚合、纺丝和后整理工艺,将再生PET转化为纤维。

  乙二醇解聚是另一种主要的PET化学循环利用方法。解聚的主要产物为对苯二甲酸乙二醇酯(BHET),因为BHET是PTA与EG聚合生产PET的中间体,也可以直接用作合成PET的原料。目前已经有日本帝人公司、Goodyear、DuPont、Hoechst和台湾远东纺织等公司实现了商业装置运转,工艺条件基本成熟。

  日本帝人公司开发出的糖解(乙二醇)/醇解(甲醇)酯交换组合PET循环利用工艺,是目前DMT单体回收率最高、纯度最高、质量最稳定的商业化工艺路线。浙江佳人新材料公司于2013年引进该技术并在浙江建设了中国第一家商业化的化学法再生PET工厂,第一期项目年生产2.5万t再生PET。

  目前我国再生PET纤维生产过程中出现的简单化学法工艺技术,很好地结合了物理法回收和化学法回收工艺优点,生产出物理性能指标接近或超过原生PET纤维的产品,生产运行成本比传统的物理法回收工艺增加约150~200元/t。采用该技术的企业主要包括龙福科技、慈溪大发、扬州天富和江阴优彩等。

  物理法再生属于粘度降级再生,对于杂质含量较多的废旧涤纶纺织品(比如布碎泡泡料)的再生,仅将废料通过简单的熔融挤出是无法制备出合格的再生PET纤维的,所以需要通过增粘和除杂等方法来提升物理法回收过程中再生聚酯熔体的品质。

  在废旧聚酯纺织品的回收再生方面,液相增粘是目前被认为最具工业化优势的熔体品质提升方法之一。另一种常用聚酯熔体增粘技术是化学扩链法,对于杂质较多的再生聚酯熔体,一般采用加成型扩链剂获得较好的增粘效果。

  醇解熔融均匀化重聚合单元的主要作用是通过控制均化过程,然后重新聚合成分子链长均匀的熔体,以稳定纺丝熔体的质量,提高纺丝可纺性。醇解熔融均匀化重聚合单元主要包括均化重聚合一体化反应器、杂质收集罐、真空机组等。