一种再生闪蒸无纺布及其制备方法与流程

本技术涉及废弃高分子材料的回收、再生，尤其涉及一种再生闪蒸无纺布及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国塑料行业的迅猛发展，巨大的产量及消费量背后产生了大量的塑料废弃物，而塑料废弃物处理不当不仅会加重环境污染，而且降低塑料废弃物的资源化再利用效率。因此塑料的处理、再循环利用已经成为缓解塑料相关的问题的一个解决方案，也是广大研究学者一直研究的重点。

2、目前，常用的塑料有聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)、聚酰胺(pa)、聚酯(pet)等，其中，pe已成为继pvc之后，世界上消费量第二大的塑料管道品种。pe的用途广泛，如日常中的管材、瓶材、桶材、包装膜材和电器外壳等，产量和用量非常巨大，相应地也产生了大量的固废垃圾，对自然环境带来危害。pe不同于生物可降解塑料，其无法通过堆肥或自然降解等方法进行处理，主要通过回收、分离、清洗、脱水，再重新挤出造粒成切片二次料，从而在次一级产品线得到应用，提高资源的使用效率。

3、聚乙烯的回收方法主要包括废旧聚乙烯的直接再生、改性再生和裂解再生三个方面。如专利cn110062788a公共了一种用于纯化废弃聚乙烯的方法，再如专利cn101851363a公开了一种废旧聚乙烯的再生方法，包括以废旧聚乙烯、交联剂、纳米材料为原料制备聚乙烯管材。尽管目前对于聚乙烯的回收利用研究已经取得了一定的进展，但废弃的聚乙烯存在强度低、耐温性差、白度低等问题，导致聚乙烯废弃物的回收利用率较低。

4、聚乙烯是生产无纺布常用的原料之一，其主要成型工艺包括熔喷法、粘合法、水/针刺法和闪蒸法等。闪蒸法常规工艺是将一定量的聚乙烯在高温高压下溶解于溶剂中，制成纺丝液，纺丝液由喷丝头喷出后成超细纤维丛丝，丛丝静电分丝分离后形成纤维网，最后，纤维网热轧形成无纺布。目前已经有提出利用废弃聚乙烯来生产无纺布，但生产出来的无纺布的强度、耐温性、白度等方面与原生无纺布有较大差距，无法满足市场需求。因此研究如何利用废弃聚乙烯生产出高性能的无纺布非常必要。

技术实现思路

1、本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种再生闪蒸无纺布及其制备方法，本技术将废弃高密度聚乙烯回收制成再生聚乙烯母粒，然后与聚乙烯、聚酯、助剂进行复配，通过闪蒸法制得无纺布，不仅实现了废弃高密度聚乙烯的回收利用，提高废弃氯乙烯的利用率，且所得无纺布白度高，耐温性好，强度高。

2、为实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：

3、一种再生闪蒸无纺布，按重量份计，包含以下原料：大于等于60份且小于等于80份的再生聚乙烯，大于等于10份且小于等于20份的聚乙烯，大于等于5份且小于等于15份的改性聚酯，大于等于2份且小于等于8份的环糊精改性贝壳粉，和大于等于0.02份小于等于0.2份的硬脂酸钙，其中改性聚酯经由脂肪族二醇与二元酸反应制得，二元酸包含脂肪族二酸、香草酸和衣康酸酐。

4、优选地，上述再生闪蒸无纺布按重量份计，包含以下原料：大于等于65份且小于等于75份的再生聚乙烯，大于等于12份且小于等于18份的聚乙烯，大于等于8份且小于等于12份的改性聚酯，大于等于3份且小于等于5份的环糊精改性贝壳粉，和大于等于0.05份小于等于0.1份的硬脂酸钙。

5、更优选地，上述再生闪蒸无纺布按重量份计，包含以下原料：大于等于68份且小于等于70份的再生聚乙烯，大于等于15份且小于等于16份的聚乙烯，大于等于10份且小于等于12份的改性聚酯，大于等于4份且小于等于5份的环糊精改性贝壳粉，和大于等于0.05份小于等于0.1份的硬脂酸钙。

6、进一步地，上述再生闪蒸无纺布的克重克重大于等于60g/m2且小于等于70g/m2。

7、进一步地，上述改性聚酯中，脂肪族二醇为选自乙二醇、1,2-丙二醇、2,3-丁二醇、2-甲基-2,3-丁二醇、2,3-二甲基-2,3-丁二醇、4-甲基-2,3-戊二醇、二乙二醇中的至少一种，脂肪族二酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。

8、进一步地，上述改性聚酯中，相对于1摩尔的脂肪族二醇，二元酸的用量大于等于1.1摩尔且小于等于1.5摩尔。

9、进一步地，上述改性聚酯中，1摩尔的二元酸中，脂肪族二酸的比例大于等于70％且小于等于80％，香草酸的比例大于等于2％且小于等于10％，衣康酸酐的比例大于等于10％且小于等于28％。

10、优选地，上述改性聚酯中，1摩尔的二元酸中，脂肪族二酸的比例大于等于75％且小于等于78％，香草酸的比例大于等于5％且小于等于8％，衣康酸酐的比例大于等于14％且小于等于20％。

11、更优选地，上述改性聚酯中，1摩尔的二元酸中，脂肪族二酸的比例大于等于76％且小于等于78％，香草酸的比例大于等于6％且小于等于7％，衣康酸酐的比例大于等于15％且小于等于18％。

12、进一步地，上述聚酯具体经由下述方法制备得到：

13、氮气保护下，将脱水后的脂肪族二醇和二元酸混合，加入催化剂，先在温度大于等于150℃且小于等于160℃条件下反应，反应时间大于等于0.5h且小于等于1h，然后升高温度至大于等于175℃且小于等于190℃继续反应，反应时间大于等于1h且小于等于3h，接着在温度大于等于190℃且小于等于210℃条件下缩聚，时间大于等于5h且小于等于12h，即得所述聚酯。

14、优选地，催化剂为钛系催化剂，更优选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、二氧化钛、氟钛酸钾、羧酸钛中的至少一种。

15、进一步地，上述环糊精改性贝壳粉经由下述方法制备得到：

16、将贝壳粉放入酸溶液中，微波加热处理，取出后水洗干燥，获得预处理贝壳粉，接着将β-环糊精与氯乙酸水溶液加入到naoh溶液中，在大于等于50℃且小于等于60℃的温度下反应，反应时间大于等于3h且小于等于5h，反应结束后，调节ph至大于等于5且小于等于7，再加入过量甲醇，过滤，干燥获得羧甲基β-环糊精，然后将羧甲基β-环糊精加入到丙酮中混匀，加入预处理贝壳粉继续反应，反应温度大于等于30℃且小于等于60℃，时间大于等于2h且小于等于5h，反应完后真空干燥去除丙酮，即获得环糊精改性贝壳粉。

17、优选地，酸溶液为盐酸、硝酸、柠檬酸中的至少一种，所述酸溶液的质量分数为大于等于10％且小于等于20％。

18、优选地，微波加热处理条件为：功率大于等于400w且小于等于600w，频率大于等于1.0ghz且小于等于1.5ghz，温度大于等于150℃且小于等于160℃，时间大于等于30min且小于等于60min。

19、优选地，氯乙酸水溶液的质量分数大于等于15％且小于等于20％，氯乙酸的用量大于等于β-环糊精质量的0.6倍且小于等于0.75倍。

20、优选地，相对于1重量份的贝壳粉，羧甲基β-环糊精的用量大于等于0.2份且小于等于0.4份。

21、更优选地，相对于1重量份的贝壳粉，羧甲基β-环糊精的用量大于等于0.25份且小于等于0.3份。

22、本技术先将贝壳粉进行预处理，得到的预处理贝壳粉表面的活性基团增加，但预处理后的贝壳粉与聚合物的相容性较差，本技术利用羧甲基化后的环糊精与贝壳粉进行反应，环糊精进入贝壳粉空隙以及在包覆在表面，提高了与聚乙烯的相容性，与再生聚乙烯材料制备无纺布，可明显提升无纺布的强度且不会降低其柔韧性，还有助于提高无纺布的白度，弥补了再生聚乙烯制备无纺布白度低的缺陷。

23、本技术还提供了一种再生闪蒸无纺布及其制备方法，包括以下步骤：先将废弃高密度聚乙烯回收制成再生聚乙烯母粒，然后熔融获得再生聚乙烯纺丝液，再将溶剂预热，加入环糊精改性贝壳粉和硬脂酸钙超声混匀，然后加入聚乙烯、改性聚酯混匀，获得第一纺丝液，将第一纺丝液与再生聚乙烯纺丝液混合，闪蒸纺丝，铺网，热压，即得无纺布。

24、进一步地，回收废弃高密度聚乙烯制成再生聚乙烯母粒的步骤包括：将废弃高密度聚乙烯清洗、粉碎，放入浸泡液中浸泡，水洗并干燥，升高温度至大于等于140℃且小于等于150℃，熔融挤出获得再生聚乙烯母粒。

25、优选地，再生聚乙烯纺丝液制备过程中，每升高温度大于等于20℃且小于等于30℃时，进行保温，保温时间大于等于30min且小于等于50min。

26、更优选地，再生聚乙烯纺丝液制备过程中，每升高温度大于等于25℃且小于等于30℃时，进行保温，保温时间大于等于35min且小于等于40min。

27、优选地，浸泡液按质量百分含量计，表面活性剂的含量大于等于6％且小于等于10％，食盐的含量大于等于0.5％且小于等于1％，苹果酸的含量大于等于1％且小于等于3％，余量为水。优选地，表面活性剂选自十二烷基磺基甜菜碱、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷基二羟乙基氧化胺、椰油酰胺丙基氧化胺中的至少一种。

28、优选地，浸泡液的用量大于等于废弃高密度聚乙烯塑料质量的8倍且小于等于15倍。

29、优选地，浸泡过程中的温度大于等于50℃且小于等于60℃，时间大于等于1h且小于等于3h。

30、进一步地，溶剂选自芳香烃类、脂族烃类、脂环烃类、不饱和烃类、卤化烃类、醇类、酯类、醚类、碳氟化合物类中的至少一种，优选为二氟一氯甲烷和/或四氟二氯乙烷。

31、进一步地，预热温度大于等于80℃且小于等于100℃，预热时间大于等于0.5h且小于等于2h。

32、优选地，预热温度大于等于90℃且小于等于95℃，预热时间大于等于1h且小于等于1.5h。

33、进一步地，闪蒸纺丝的温度大于等于180℃且小于等于230℃，热压温度大于等于105℃且小于等于120℃。

34、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

35、1、本技术以再生聚乙烯为原料制备无纺布，实现了聚乙烯废料的回收再利用，且方法简单，成本低。

36、2、本技术所得无纺布的白度高、耐温性好，本技术所得无纺布的强度高，断裂强力大于等于204.7n/5cm且小于等于247.3n/5cm，可达到原生无纺布的强度；柔软度高，纵向柔软度大于等于21.4mn且小于等于23.3mn，横向柔软度大于等于23.1mn且小于等于24.3mn；能够适用在民用物品领域如服装、家具或其他生活用品的开发。

37、3、本技术以聚乙烯、改性聚酯配合再生聚乙烯为主料，改性聚酯中引入特定的香草酸、衣康酸酐链段，有助于改善再生聚乙烯韧性差、强度的低的缺陷，所得无纺布的力学性能得到提升。聚酯的添加还能对闪蒸法纺制的纤维的结构进行调控，提高无纺布的耐温性，增加闪蒸法制备无纺布过程中的加工成型性，弥补了再生聚乙烯耐温性差的缺陷。

38、4、本技术中还添加了环糊精改性贝壳粉，相比未处理的贝壳粉，本发明将贝壳粉表面进行改性，提高了与聚合物的相容性，使所得无纺布更加均匀一致，有助于提升无纺布的耐温性和力学性能，且对无纺布的手感没有明显影响。环糊精改性贝壳粉的加入配合苯并恶唑噻吩类硬脂酸钙还能够大幅度提无纺布的白度，弥补再生聚乙烯白度低的缺陷。

39、5、本技术在制备过程中，将聚乙烯废料进行程序升温熔融，提高其力学强度，先将溶剂预热再加入改性聚酯、环糊精改性贝壳粉混合，有助于进一步提高无纺布的力学性能和耐温性。