专利名称：一种新型废旧易拉罐回收技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废旧易拉罐新型回收技术，具体为以废旧铝制易拉罐为 原材料，利用静电纺丝法制备无机纳米氧化铝纤维非织造材料的制备技术领域。
背景技术：
在利用的废铝中，废易拉罐的利用还处在初级阶段。据了解，我国年生
产易拉罐100亿支，消耗3004合金18万吨。易拉罐是一种常用的消耗品， 用过即废。据悉，我国每年至少产生8万吨废易拉罐，另外还进口一部分废 易拉罐，总量可达20万吨以上。易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金， 但由于技术落后，废易拉罐全部被降级使用。
我国是世界上废旧易拉罐回收率最高的国家，几乎没有浪费，同时，我 国又是世界上废旧易拉罐利用档次较低的国家，回收的废易拉罐(包括进口 的废易拉罐)都被降低档次使用。同时，由于许多企业设备基础差，技术水 平低，造成环境污染严重，成本高，产品质量差的状况。目前国内对废易拉 罐的利用途径有以下几种l.直接熔炼成粗铝锭把废旧易拉罐在熔炼炉中
混炼，最终得到一种类似于熟铝的金属锭，这种杂铝锭有时在市场上假冒纯
铝锭，影响极坏；2.用于冶炼某些牌号合金 一些比较规范的企业在熔炼铸 造铝合金时，需要加入一些纯铝锭调整成分，但往往会增加合金的镁含量， 此种办法对生产含镁较高的合金比较实用；3.与其他废熟铝混炼，生产杂铝 锭；4.制造成炼钢的脱氧剂；5.生产铝粉将废易拉罐在旋转式回转窑中 进行脱漆处理，然后进行加工，生产低级铝粉。涉及废旧易拉罐回收专利有
ZL 200510037450. 9， ZL 200510037451. 3， ZL 200610095103. 6。因此，探索
一种新废旧易拉罐回收利用技术将会有很高的环境、资源和经济效益。
氧化铝纤维是一种新型无机材料，是当今国内外最新型的超轻质高温耐 火材料，该产品具有优异的高温力学性能、好的抗化学侵蚀能力、低的导热率、
耐磨性及抗氧化性等特点，由于氧化铝(A1203 )具有多种结晶结构，其中 a -A1A具有优异的耐高温及高温力学性能，是优良的烧结炉的衬里及高温过 滤材料；而Y-八1203具有比表面积大，反应活性高的特点，可用于石油裂化、 汽车尾气净化催化剂及其载体材料，具有较为广阔的应用前景。
目前国外已有很多公司生产各种型号的高性能氧化铝纤维。英国ICI公 司采用卡内门法生产商品名为Saffil的氧化铝短纤维，直径在3um左右， 其使用温度可达1200 160(TC，己开始应用在工业烧结炉的衬里上。美国杜 邦公司采用淤浆法生产FP氧化铝纤维，氧化铝含量为99. 9%[Lavaste V， Berger M H， Bunsell A R et al. Microstructure and mechanical characteristies of alpha-alumina based fiber. J. Mat. Sci. . 1995. (30) :4215]。美国3M公司通过溶胶-凝胶法生产Nextel系列氧化铝纤维。[Das G， Pratt, Whitney. Stablity of polyerystalline Nextel 720 fiber. Ceram. Eng. Sci. Proc.， 1996. 17(4) :45]日本住友化学公司采用预聚合法生产 Altex氧化铝纤维，其组分为八1203、 SiOjQB203。我国中科院山西煤炭研究所 采用胶体工艺法，将铝盐制成溶液，加热收縮，制成纺丝胶体，然后在特定 条件下成纤和热处理，获得多晶氧化铝纤维。厦门大学科研处釆用铝金属盐 为原料，首先合成具有纺丝性能的氧化铝溶胶，并由此干纺得到氧化铝凝胶 纤维，热处理和高温烧结后获得氧化铝纤维。
但上述方法加工的氧化铝纤维直径基本都在几微米到几十毫米左右，纤 维直径较粗。随着纳米技术的出现，国内外的学者在纳米氧化铝研究方面作 了许多的研究，但目前大都是通过物理及化学方法制备纳米氧化铝颗粒或纳 米线，而在准一维纳米氧化铝纤维方面研究较少。纳米材料是物质在纳米尺 度上一种特殊结构，具有特殊的表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效 应，它在光电材料、生物材料、过滤材料、催化及其载体材料等方面具有十分
广泛的应用前景。
静电纺丝是目前制备纳米纤维的最有效技术之一，其核心是使带电的纺 丝溶液或熔体在电场中流动与变形，然后经溶剂的蒸发或熔体冷却而固化， 得到纤维状物质。到目前为止，已有许多高分子材料都成功地通过静电纺丝
制得了纳米纤维[Doshi J. ， Reneker D. H. Electrospirming process and applications of electrospun fibers. Journal of Electrostatics ， 1995， 35: 151.]。
发明内容
本发明拟解决的技术问题是提供一种废旧易拉罐回收利用技术，具体为 以废旧铝制易拉罐为原料开发种氧化铝纳米纤维非织造材料及其制备技术， 该材料是一种比表面积高、热稳定性好以及力学性能优良的催化剂及其载体 材料和耐高温过滤材料；此外，该材料还可以广泛应用在航天飞机、高温锅 炉隔热材料、增强复合材料等等领域。
本发明解决所述的废旧易拉罐回收技术问题的技术方案是设计一种新 型废旧易拉罐回收技术，包括如下步骤
(1) 粉碎将易拉罐用机械法粉碎。
(2) 氯化铝溶液制备将处理过的细铝片放入盐酸中，经过滤制备一定 浓度的氯化铝溶液。
(3) 紡丝液配制将聚乙烯吡咯烷酮倒入盛有乙醇溶剂中，高速搅拌至 完全溶解，制得一定浓度的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，然后将上述氯化铝溶液 与其混合，搅拌，即可得到纺丝液。
(4) 氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维非织造布制备将制得的溶胶凝 胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在一定的电压、挤出速度以及接收距离等条 件下静电纺丝，得到氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维非织造布。
(5) 纳米氧化铝纤维膜制备将上述氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维
膜放置于马弗炉中，在高温下煅烧一定时间，制得纳米氧化铝纤维非织造布。 所述的易拉罐主要为各种饮料、啤酒用铝制易拉罐。
所述的聚乙烯吡咯垸铜/乙醇溶液浓度为5 wt% 8 wt%，优选6%，所述 聚乙烯吡咯烷酮粘均分子量范围为60万 130万，优选90万；所述氯化铝 水溶液浓度范围为10wt% 30wt%，优选20%;所述溶胶凝胶纺丝液中聚乙烯 吡咯垸酮与氯化铝重量比为3:1 1:1，优选2:1。
所述氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维非织造布制备，其特征在于纺丝工 艺为工艺纺丝电压为25kV 35kV，挤出速度为lml/min 10ml/min,接收距 离为10cm 20cm。
所述的氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜煅烧温度为45(TC 1100。C 下，煅烧时间为lh 5h。
所述的纳米氧化铝纤维非织造布，其特征在于组成该非织造布为100%纳 米氧化铝纤维。所述的氧化铝纤维直径范围在50nm 200nm之间。
所述的纳米氧化铝纤维膜材料，其特征在于组成该膜材料的氧化铝纤维 可以是无定型、Y型或a型。
所述的纳米氧化铝纤维膜可应用于催化剂载体、电池隔膜、高温过滤以 及高温炉衬里材料等领域。
本发明的纳米氧化铝纤维非织造材料，根据用途需要，可设计相应的氧 化铝晶型，并采用适当的工艺方法而控制纳米纤维尺度。通过采用扫描电子 显微镜(美国)、红外分光光度计，X-射线衍射对对纳米氧化铝纤维进行进行 测试，结果表明，氯化铝/聚乙烯吡咯垸铜有机无机杂化纤维在45(TC、 900°C 和IIO(TC连续煅烧5h，分别得到无定型A1203、 Y-A1A和(141203纳米纤维 膜。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步叙述本发明，但本发明的适用范围不受其限制
实施例h
将易拉罐用机械法粉碎，将铝片放入盐酸中，制备氯化铝溶液。取粘均
分子分子量为60万的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有57ml乙醇溶剂中，高速搅 拌至完全溶解，制得浓度为5%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制10ml浓度 10%的氯化铝溶液，然后将两者溶液混合并高速搅拌1小时，得到溶胶凝胶静 电纺丝液；将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在电压为25 kV， 挤出速度为10ml/min，接收距离为10cm条件下静电纺丝成氯化铝/聚乙烯吡 咯垸酮纳米纤维膜；最后将制备的氯化铝/聚乙烯吡咯垸酮纳米纤维膜放置于 马弗炉中，以50。C/h速度升温至IOO'C，烘干5h。 实施例2:
将易拉罐用机械法粉碎，将铝片放入盐酸中，制备氯化铝溶液。取粘均 分子分子量为90万的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有47ml乙醇溶剂中，高速搅 拌至完全溶解，制得浓度为6%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制8ml浓度20% 的氯化铝溶液，然后将两者溶液混合并高速搅拌1小时，得到溶胶凝胶静电纺 丝液；将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在电压为30 kV，挤 出速度为5ml/min，接收距离为10cm条件下静电纺丝成氯化铝/聚乙烯吡咯 烷酮纳米纤维膜；最后将制备的氯化铝/聚乙烯吡咯垸酮纳米纤维膜放置于马 弗炉中，以50。C/h速度升温至45(TC，煅烧5h，获得无定型纳米氧化铝纤维 膜。
实施例3:
将易拉罐用机械法粉碎，将铝片放入盐酸中，制备氯化铝溶液。取粘均 分子分子量为110万的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有40ml乙醇溶剂中，高速 搅拌至完全溶解，制得浓度为7%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制8ml浓度 20%的氯化铝溶液，然后将两者溶液混合并高速搅拌1小时，得到溶胶凝胶静 电纺丝液；将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在电压为30 kV， 挤出速度为8ml/min，接收距离为15cm条件下静电纺丝成氯化铝/聚乙烯吡 咯烷酮纳米纤维膜；最后将制备的氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜放置于
马弗炉中，以50'C/h速度升温至90(TC，煅烧5h，获得Y型纳米氧化铝纤维膜。
实施例4:
将易拉罐用机械法粉碎，将铝片放入盐酸中，制备氯化铝溶液。取粘均 分子分子量为130万的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有34. 5ml乙醇溶剂中，高 速搅拌至完全溶解，制得浓度为8%的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液。配制7ml浓 度30%的氯化铝溶液，然后将两者溶液混合并高速搅拌1小时，得到溶胶凝胶 静电纺丝液；将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在电压为35 kV， 挤出速度为lml/min，接收距离为20cm条件下静电纺丝成氯化铝/聚乙烯吡 咯烷酮纳米纤维膜；最后将制备的氯化铝/聚乙烯吡咯垸酮纳米纤维膜放置于 马弗炉中，以5(TC/h速度升温至1100。C，煅烧5h,获得a型纳米氧化铝纤 维膜。
权利要求
1. 一种新型废旧铝制易拉罐回收方法，包括如下步骤(1)粉碎将易拉罐用机械法粉碎；(2)氯化铝溶液制备将处理过的细铝片放入盐酸中，经过滤制备一定浓度的氯化铝溶液；(3)纺丝液配制将聚乙烯吡咯烷酮倒入盛有乙醇溶剂中，高速搅拌至完全溶解，制得一定浓度的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，然后将上述氯化铝溶液与其混合，搅拌，即可得到纺丝液；(4)氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维非织造布制备将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在一定的电压、挤出速度以及接收距离等条件下静电纺丝，得到氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维非织造布；(5)纳米氧化铝纤维膜制备将上述氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜放置于马弗炉中，在高温下煅烧一定时间，制得纳米氧化铝纤维非织造布。
2、 根据权利要求1所述的所述的铝制易拉罐回收方法，特征在于所述聚 乙烯吡咯烷铜/乙醇溶液浓度为5 wt% 8 wt%，所述聚乙烯吡咯烷酮粘均分子 量范围为60万 130万；所述氯化铝水溶液浓度范围为10wt% 30wt%,所述 溶胶凝胶纺丝液中聚乙烯吡咯烷酮与氯化铝重量比为3: 1 1: 1。
3、 根据权利要求1所述的所述的铝制易拉罐回收方法，特征在于步骤5 的氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜煅烧温度为450°C 1100°C，煅烧时间 为lh 5h。
4、 根据权利要求1所述的所述的铝制易拉罐回收方法，特征在于步骤5 制得的所述的纳米氧化铝纤维非织造布，为100%纳米氧化铝纤维，氧化铝纤 维直径范围在50nm 200nm之间，可以是无定型、y型或a型。
全文摘要
本发明涉及一种利用废旧铝制易拉罐制备纳米氧化铝纤维膜材料的制备技术，包括1.利用废旧易拉罐制得氯化铝水溶液。2.溶胶凝胶静电纺丝液配置，配制聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，将其与一定浓度氯化铝水溶液与其混合。3.静电纺丝将制得的溶胶凝胶纺丝液注入静电纺丝装置中，在一定条件下静电纺丝成氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜。4.煅烧，最后将制备的氯化铝/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜放置于马弗炉中，在一定温度下煅烧，获得γ型或α型纳米氧化铝纤维膜。本发明易拉罐回收利用率高，成本低，制备的纳米氧化铝纤维膜材料是一种比表面积高、热稳定性好以及力学性能优良的催化剂及其载体材料和耐高温过滤材料；此外，该材料还可以广泛应用在航天飞机、高温锅炉隔热材料、增强复合材料、电池隔膜等领域。
文档编号D04H13/00GK101392413SQ200810152558
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者付文丽, 任元林, 康卫民, 李全祥, 程博闻, 陈帮烈 申请人:天津工业大学