废旧回收的聚酯材料制备高固体分醇酸树脂
                                       祝 丽 任智慧 杨敬霞 
                         （ 西北永新化工股份有限公司，甘肃兰州 730000 ）
    摘要：以废旧回收的聚酯高分子材料（PET）为原料，经过高温酸降解反应后，再加入多元醇、催化剂等反应，制成高固体分醇酸树脂。简介了树脂部分的配方、生产工艺流程和产品性能等。
    关键词：PET聚酯废片；高固体分；醇酸树脂
    0 前言
    我国目前PET塑料饮料瓶的消费量很高，据统计，仅瓶用PET产能达310万t，产量达170万t，其中内销120万t，出口50万t。如此大量的废旧塑料制品，给环境保护带来很大的压力。人们常说：“废物放在一起就是垃圾，废物分开放置就是资源”。如果我们能抓好废弃PET的回收及利用，不仅能减轻环境污染，也为工业生产提供了新的原料途径。当前PET回收利用的发展趋势及我国再生PET行业面临不少问题，由于国内废弃PET回收处理能力不足，废弃PET瓶源无法满足纤维生产能力的过度扩张，原料已变成该行业发展的一个瓶颈。从这几年的瓶片价格来看，2001年为3200~3800元/t，目前涨到7000~8000元/t，几乎翻了一番。因此，其回收利用技术有着广阔的前景。目前大多数塑料回收企业，先是把废料切成碎片，然后通过浮选槽，由于塑料瓶的瓶体由聚对苯二甲酸乙二酯（PET）制成，瓶体碎片将沉降在槽底，而瓶盖则漂浮在水面上，由此将两者分开，分别加以回收处理。分离出的聚对苯二甲酸乙二酯，通过另一个洗涤槽，洗去商标碎片、胶粘剂及其他杂质，然后再经淋洗、干燥，就可供再次使用。经酸解或酯交换后制备高固体分醇酸树脂、聚酯树脂、氨基树脂，及各种涂料，不仅增加经济效益，而且减少对环境的“白色污染”，创造了一定的社会效益，是一件利国、利民的好事。
    1 实验部分
    1.1原料及仪器
    主要原料：植物油酸，工业级，酸价大于190mgKOH/g；季戊四醇（PE）；松香酸，工业级；高分子聚酯片（PET），经水洗过。主要仪器：三口烧瓶、加热套、搅拌器、冷凝器、温度计、烧杯、三角瓶、天平、滴定台、锥型管等。
    1.2配方（表1）
                      
                                                   表1 参考配方
    1.3生产工艺流程
    工艺流程：一元酸+聚酯片→高温酸降解→多元醇+催化剂→酯化反应→稀释剂溶解。将聚酯片、一元酸，依次准确计量加入三口烧瓶升温至250~270℃降解。3h后开始取样，待熔化均匀，降温至100℃以下加入多元醇、催化剂，开搅拌，升温至220℃进行酯化反应，3h后开始测粘度、酸价，直至粘度为6.5~8.5Pa·s，酸价为8mgKOH/g，为酯化终点。加溶剂搅拌均匀，调整细度合格，制成树脂漆料。
    1.4树脂技术指标
    产品符合表2技术要求。
                       
                                            表2 产品技术指标
    回收高分子聚酯片高固体分树脂主要用于醇酸清漆、醇酸磁漆、醇酸调和漆，防锈漆等的制备。
    1.4.1醇酸清漆的配制
    将回收聚酯片制成的高固体分树脂加入干净的反应釜中，调整施工固体分大于50％，加入催干剂，搅拌均匀，过滤，包装。
    1.4.2磁漆的配制
    将回收聚酯片制成的高固体分树脂投入配料釜，加入颜料、助剂，研磨至细度合格包装。磁漆配方见表3。
                  
                                        表3磁漆配方
    产品符合表4技术指标。
                      
    2 结果与讨论
    2.1材料的选择及用量
    2.1.1废旧高分子材料的选择及用量
    废弃的聚酯饮料瓶、纤维丝、感光胶片、磁盘基片及各种聚酯废丝，农用塑料地膜等都可以作为生产树脂的原料。本实验主要选回收废PET可再生高聚物，其化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，经过高温与一元酸反应，降解为对苯二甲酸乙二醇酯，PTA（对苯二甲酸）等小分子，再与高官能度的醇反应生成高分子化合物的成膜物质。用量：废料用得太少，反应时间长，粘度低，涂膜硬度太低，反之，用量大生产不易控制，其用量对树脂性能的影响见表5。
                    
                                         表 5 废料用量的影响
    表5表明：废料用量在15%~25%之间，漆膜性能好，生产所用时间少。
    2.1.2一元酸的选择及用量
    一元酸有苯甲酸、丙烯酸、异辛酸、松香酸，植物油酸等。从提高涂膜硬度、光泽、附着力方面考虑，应选择结构中有刚性环，相对分子质量大，对树脂性能起一定作用的酸类。适当添加丙烯酸可提高树脂干性，达到快干的目的。丙烯酸用量在0.5%~1.5%之间，同时兼顾树脂性能及经济效益。
    2.1.3多元醇的选择
    常用的多元醇有：1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、二甘醇、新戊二醇、甘油、季戊四醇等。1，2-丙二醇、二甘醇在高温下反应，损失较大，而且树脂结晶性大。引入高官能度的醇，可使交联度提高，涂膜硬度增大，干燥性能提高。故选择季戊四醇。
    2.1.4反应温度的确定
    降解温度：当配方确定以后，温度是影响反应的关键，升温速度不宜过快。因为聚酯碎片在加热过程中，分子链是慢慢蠕动、逐渐伸展，熔融化开。如果升温过快，易致外粘内硬，不易化开，耗时耗能，易损坏设备。从而造成工艺或质量波动。所以最终温度确定在250~270℃比较合理。升温时间2~3h为宜。酯化温度：若酯化温度过低，会造成生产时间长，生产成本增加。通过实验确定酯化温度在200~220℃较好。
    2.1.5催化剂选择及用量
    催化剂的选择和用量非常关键。可选催化剂有：氧化锌、氧化钙、DMP-30（三苯酚）、二丁基氧化锡、钯炭催化剂等。通过大量实验确定，若用二丁基氧化锡，用量0.02%~0.08%之间；若用氧化锌，用量0.05%~0.08%之间。所生产的树脂透明度好，反应时间适中，经济实惠。
    3 结语
    （1）在设计配方时，应综合考虑油度、醇超量、交联度、目标产品性能、原材料消耗及设备工艺参数等因素，以确定工艺稳定、综合性能好、成本低的配方。（2）以废弃的聚酯饮料瓶、纤维丝及各种聚酯膜等为主要原料生产醇酸磁漆、醇酸调和漆，工艺可行，质量达标。（3）该树脂生产具有工艺简单、操作方便、固体分高、使用稀释剂少等优点，符合环保3C认证要求。（4）该树脂在涂料中的应用，符合当前我国“节能减排”、发展循环经济的要求，有利于降低产品成本，提高资源使用率，是一件利国利民的好事。