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可循环纤塑材料 废旧纺织品资源化再利用

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是生活中常见的、数量最大的一种高分子材料。PET产品形态主要有:涤纶纤维、矿泉水瓶等液体包装、薄膜及工程塑料。这些PET废物的循环利用已成为世界性的技术难题。吴教授开拓性的提出了多元纺织纤维增强塑料的纤塑复合新机理,该种纤塑材料其外观与传统的木塑材料相似,具有良好的力学性能与化学稳定性;无毒性、无污染、无辐射,VOCs气体释放小;加工性能好;可替代传统木塑材料的同时亦可做到木塑材料所不能,例如物流托盘,建筑模具等。并且此材料可循环利用,废弃后重新打碎,再加工后便可再次形成板材,且其内纤维的分散更均匀,板材性能会更优。目前该项目已成功通过中试并建立年产量3000吨的示范生产线。吴教授比较理想的合作模式是:①共建一个纤塑研究院;②在某个废纺集散地建中央生产基地;③技术打包与属地第三方合作复制;但吴教授项目组非常开放,也接受其他的合作模式,例如投资,合作开发,直接购买技术产品,技术工艺装备及服务打包购买等模式均可。

#新材料#节能环保
产业化

技术详情

项目背景:

中国产生的废旧纺织品数量非常巨大,存量已达1亿多吨,每年仍以 2000 多万吨的速度在增长。其大部分都被掩埋、焚烧,既造成了资源浪费,又污染了环境,综合回收再利用率仅为 15~19%。目前废旧纺织品的回收技术受限于“混杂纤维”的分离和分类,导致再生利用范围极窄,基本是纤维开松后重新纺织成手套、拖把、保温棉和隔音棉等低端产物,不仅属于“纤维的降级回收”,而且可以再生的纤维量有限。而其中的化学法回收虽然在涤纶纤维发展的初期就被发现,并一直沿用至今。然而,这种回收方法工艺流程长,设备和溶剂成本投入高,排污排废非常严重,甚至将部分原料由固废转化成了危废。

而此项技术,吴教授打破传统思路,顺势而为,变混合为复合,首创多元纺织纤维增强塑料的纤塑复合新机理,利用废旧纺织品,与废旧塑料(矿泉水瓶盖)为原料,来制作纤塑复合材料,目前该项目已成功通过中试并建立年产量3000吨的示范生产线;

 

纤塑材料的构成:

其中 90%以上的原料来自废弃物

每吨原材料成本视最终产品有所不同,户外地板约为1800(元/吨)

增值利用:产品的价值均超过主要组分的价格


示范生产线 (3000吨/年)

工艺流程

生产线实拍


技术与工艺的先进性

1. 在材料设计层面具有创新性,从材料科学的角度来看,本项目打破固化思维,跳出了废纺再利用一直在纺织体系内进行小循环的窠臼,把废纺引入到高分子材料的大循环。

2. 相容性好,碳酸钙填充的改性塑料是有机无机复合,相容性差,需要添加昂贵的相容化剂,而且性能提升有限。木塑复合材料,木粉是亲水性的、而基体塑料是疏水性的,故相容性也不好。纺织纤维的83%为化纤、与基体塑料一样都是疏水性的,是一种成本极低、性能优异的理想复合材料。

3. 有效解决复合、混纺及混杂废旧纺织品的再利用难题,根据国家标准《废旧纺织品分类与代码》(GB/T38923:2020),按照材质不同,废旧纺织品分为:棉类、毛类、涤纶类、锦纶类、腈纶类、其他类、混料类等。事实上,混料类约占到废旧纺织品的一半以上,目前缺乏混料类的再生利用技术手段。本项目在这个领域形成了突破,可以综合利用各类混料类废旧纺织品。

4. 进行跨学科的工艺和装备的集成创新,本项目把传统的纺织、塑料、橡胶、木塑等工艺和设备,进行有机结合和跨界创新,形成完整的纺织纤维复合材料加工和产生体系。

5. 有效解决了在高温加工过程中涤纶纤维塑化、棉纤维碳化的问题,实现均匀分散、有效排列,实现了对塑料的加强。

6. 设计了独特的生产工艺流程,及了首套年产3000吨纤塑复合材料自动化清洁生产线,包括包括废纺的破碎、均化与除杂(一级分散);减容与预成形(二级分散);纤维在塑料基体中的分散(三级分散);高温物块的颗粒化等纤塑粒料制备(四级分散);纤塑型材挤出。大大提升了项目的进入门槛和综合竞争力,形成一定的技术壁垒。


纤塑材料的特性

1. 良好的物理和力学性能。耐压抗变形;硬度大耐磨

2. 良好的化学稳定性。不被虫蛀、不长真菌、耐酸碱、抗腐蚀

3. 无毒性、无污染、无辐射。VOCs气体释放极低,符合国家标准(纤塑型材的甲醛含量为0.03mg/m3(0.4ppm) 远低于国标(GB/T18883-2002)的0.1mg/m3)

4. 加工性能好。可用常见的木工加工方法,例如锯、刨、钉等,进行加工。产品出现局部损坏,可替换维修。

 

与常见木塑材料相比:


纤塑材料的主要产品形态:

1. 颗粒:作为改性塑料、木塑等改性材料直接销售

2. 型材:纤塑复材可以用于物流托盘、户外地板、宣传栏、花箱、亭台楼阁、建筑模板等产品,市场容量巨大。根据初步测算,每年的市场在1000亿元以上

3. 板材:取代部分人造板,据中国建筑装饰协会统计,我国人造板行业2016年总产值约5000亿元。


纤塑复合材料的应用市场:

纤塑复材外观与木塑有相似,但其应用范围更广,许多木塑想做又不能做的应用成为现实。

纤塑型材可用于以下应用方向:

1、替代木塑:

纤塑型材可以替代传统木塑的许多典型应用。这些应用主要为一些需要经受风吹雨淋日晒的下游产品,包括桌、凳、花箱、花架、宣传栏、护栏、室内外隔断、垃圾分类点、垃圾桶、移动厕所、亭廊、桥梁等,广泛用于景区、园林、住宅小区、厂区绿化、市政等场景。


2. 物流托盘(使用木塑材料难以实现)


3. 建筑模板

改性PP塑料建筑模板是比较成熟的产品,已经在建筑工程上被大量使用,但初次采购成本还是比较高,力学性能也有待提升。与改性PP塑料相比较,纤塑复材的弯曲性能更高、热胀冷缩更小、耐冲击耐候性更好。

纤塑复材与改性PP塑料的性能对比


各种建筑模板价格对比:


4. 建材

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