纤维的回收与利用技术及研究进展

纤维的回收与利用技术及研究进展

高112班于忠华119034064 摘要：由于高分子材料具有多项优良性能，其应用的领域越来越广，产量越来越高，由此引起的废旧高分子材料的环境污染也已引起了人们的重视，废旧高分子材料的回收利用也因此产生，并成为了21世纪的一个新资源。提出了高分子材料是12世纪新资源的概念。对高分子材料回收利用作了分类、利用途径和新进展的综述。介绍了国内外最新的回收利用方法。

关键词：纤维的回收利用回收技术新进展

第一章绪论

1.1纤维的结构与种类

合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。尽管纤维结构复杂，但人们对其认识一般分为三个方面，最为直观的纤维形态结构、较为间接的纤维聚集态结构和更为微观的纤维分子结构。按结构分类分为碳链合成纤维、杂链合成纤维；按功用分类耐高温纤维、耐高温腐蚀纤维、高强度纤维、耐辐射纤维、阻燃纤维、高分子光导纤维等；以及复合纤维等特殊纤维。

1.2纤维的性能

合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。

1.3纤维的应用

用作衣料等生活用品；用于汽车、飞机轮胎帘子线；用作渔网、索桥、船缆、降落伞及绝缘布等。

第二章纤维的回收工艺

2.1 纤维的预处理工艺

2.1.1纤维的预处理工艺包括废旧纤维的收集

1）工厂废料：工厂的废料可直接从工厂里收集，得到的废料大多比较干净，而且组成单一，不会被其它物质污染，一般易于进行再循环。2）、生活废料、商业废料：废物收集工作是一项辛苦的工作，收集费用的节约和工作效率的提高，将主要依靠新的收集装备和技术。废料的规模化收集有几种途径。首先从废品收购站收集，这是主要的收集渠道之一。其次可用专门的垃圾箱进行收集，这需要用户的密切配合，然后由环保系统统一收集。

2.1.2纤维的分离及其设备

要对高分子废旧材料进行有效的利用，最好把材料进行分离，实行单一材料的循环利用。主要原因是:(1)多种聚合物的相容性不能很好地解决;(2)混杂聚合物的性能不能满足如制膜、制纤、发泡等的要求。因此废弃物的分离显得重要。一般废旧物品要进入材料恢复厂进行分选，把玻璃物品、填料物品、金属制品等分离开来。

1）手工分离是最简单的、历史最悠久的方法。对高分子材料正确分离的前提是操作者能识别高分子材料，主要的判断依据有二条：①根据塑料制品的标识进行分类②凭经验：已知物品由什么材料制造，按物品来进行分类。

2）密度分离：对于混杂高分子材料，一般要进行粉碎后再进行分离。将聚合物置于某些液体中，根据密度不同将其分离，习惯上称为比重法。

3）漂浮分离：漂浮分离是利用高分子材料表面的化学性质不同，有选择地加以处理使其具有疏水性或亲水性，然后进行分离。漂浮分离法需用表面活性剂，适用于密度相差小的材料，利用用表面活性剂时材料浸润性不一样的特点。

4）静电分离：高分子材料在静电感应后会具有不同的带电特性，根据物质不同的导电性、热电效应及带电特性可将废旧高分子材料分开。具体地说，将粉碎的废旧高分子材料加上高压电使之带电，再利用电极对高分子材料的静电感应.产生的吸附力进行筛选。这种处理要求高分子材料干燥，温度控制较严，故成本较高。

5）流体分离：风力分离法是流体分离法的一种，此法原理是在筛选室将粉碎好的高分子材料从上方投入、从横向或纵向喷入空气，利用材料的自重(密度)差异及对空气阻力不同进行分离。除密度外，颗粒的大小和形状会影响分离效果。

6）冷热分离：①冷分离法：各种高分子材料具有不同的玻璃化温度。利用高分子材料不同的脆化温度，将废旧高分子材料混合物分阶段逐级冷却，②热熔分离法：利用废旧高分子材料对热敏感程度如热收缩、软化或熔化温度之差来分离，控制温度并通过过滤网可将聚合物分离开来，也适用于纸与塑并复合物的分离。

7）溶解分离：高分子材料的溶解性和溶解度有较大的差别，利用材料的溶解性及溶解度可将聚合物分开。分离方法有二种: ①采用不同的溶剂。②采用同一种溶剂，使用不同的温度。

8）光学分离：①一般光学分离：对于带有各种颜色或透明性不同的废塑料，可以通过光学方法来加以分离。让光通过聚合物，测定透过或反射光的强度，可以分离出无色透明、半透明、不透明的高分子材料。②X光检测分离：这种方法主要检测材料中的氯原子，因为氯原子的x荧光辐射能较高，容易检测，而其它塑料的辐射能低。检测的强度与距离、容器的形状、氯原子的含量以及容器上的异物如标签有关。③红外光谱检测分离。

2.1.3纤维的粉碎及其设备

广义的粉碎是指从外部对物体施以压〔压缩)、打(打击)、切(切割、剪切)、摩擦等力，使物体破碎、尺寸变小等操作的总称。从所得制品即被粉碎后的粒废看，大致可分为把大尺寸物体破碎到某种程度的粗碎，和破碎到所谓粉体状态的狭义的粉碎两类。但是，即使粉碎原理完全相同，由于设备大小不同也使粉碎产物的粒度各异，因此明确区分各种概念是困难的。按粉碎程度的不向，可以把粉碎划分为粗碎、中碎、细碎，细碎可以进一步划分为微粉碎、超微粉碎、特超微粉碎。高分子材料的破碎大致分为剪切破碎和冲击破碎。当废料物块太大时，不

能直接使用破碎饥，需先利用切割机把物料切割成可以装入破碎机进料口的程度。

纤维的粉碎课大致分为以下几种方式：1）常温破碎：剪切破碎是靠固定刀和可活动刀(有往复式刀、旋转刀等)之间的啮合作用来剪切废物，刀间的啮合可将废物切开或割裂。冲击破碎靠装在中心轴上高速旋转的旋转刀(亦称冲击刀、转子或锤)的强有力的冲击作用而破碎物料。2）低温破碎：利用材料在低温下能发生脆化、破碎容易等特点，尤其对于常温下难以破碎的固体废物，利用材料的脆化温度不同可进行材料的分离或分选。

纤维粉碎设备分为以下种类：1)压缩式粉碎机(颚式压碎机)；2)冲击式粉碎机(锤式破碎机)；3)切割(剪断)式粉碎机(切割碾压机)；4)敲击式粉碎机(锥形球磨机)；5)磨擦式粉碎机。

2.1.4纤维的纯化及其设备

（1）高分子材料的清洗

高分子废料常常含有杂物，因此有必要进行清洗。一般说来，高分子废料经粉碎后，要进行预洗，以除去污染物如石子、金属、玻璃等杂物，避免在随后的处理如造粒过程中损坏切割刀刃或机械设备。之后加入含水洗涤剂，进行湿磨，一边粉碎一边洗涤，进一步洗净。湿磨可以防止因摩擦热引起的降解。沈涤剂的浓度、混合操作的能力、水温、洗涤时间等都会对洗涤.效果产生影响(需优化条件)。第二次洗涤的水可作为第一次洗涤用水，通常在第二阶段要除去标签纸并分离开。洗涤后再进行干燥。

（2）.高分子材料的溶解与沉淀

热塑性高分子材料除了清洗外，还可用溶剂溶解进行处理。高分子材料选用适当的溶剂进行溶解，然后在沉淀剂中沉淀出，可以得到纯度较高的聚合物材料。由于聚合物在使用过程中，高分子会老化而且材料加工过程中引入不同量的填料、助剂、颜料等，因此通过选择适当的溶剂，可以提纯高分子材料。虽然溶解使用溶剂后会造成污染，只外回收成本也会提高，不过，纯化会带来附加值，在应用中还是有实际意义。

2.1.5纤维的干燥

（1）干燥原理

干燥是将材料中所含水、溶剂等可挥发成分气化除去的操作，它在塑料加工过程中是极重要的基本操作。废塑料经清洗或存放后吸附的水分都要进行干燥。干燥过程类型很多，可根据材料的特性、形态、干燥过程中材料变化、干燥机理等情况，选择适当的干燥装置和干燥条件。

（2）干燥设备

作为干燥介质，除空气外还可用氮气等惰性气体，氮气用于干燥含有大量溶剂的物料，也可减压或真空干燥。根据加工目的、材料特性及形态的不同，可选用不同的干燥设备。对于刚从水溶液中取出的废料，可用旋转式甩干机干燥后再用以下干燥机进一步干燥。干燥设备主要有以下几种：1)箱式热风干燥机；2)斗式鼓风干燥机；3)斗式搅拌干燥机；4)斗式去湿式干燥机；5)两段式斗式干燥机；6)斗式真空干燥机。

2.2 纤维的物理循环、化学循环和能量循环

现代文明以经济腾飞和生活水平的提高为主要标志。随着经济发展，大规模