聚乙烯醇缩丁醛树脂生产过程中的废弃物的综合利用研究

聚乙烯醇缩丁醛树脂生产过程中的废弃物的综合利用研究

梁飞

怀集县怀德新材料有限公司  怀集  526400

摘要：聚乙烯丁醛(PVB)是一种白色粉末固体，可以溶解在酒精、酮、醚和酯等大多数有机溶剂中，但在汽油等石油溶剂中是不溶的。PVB具有较高的抗拉强度、透明度、抗冲击性、抗寒性、抗紫外线辐射性等综合特性，对金属、玻璃、木材、陶瓷、纤维制品等具有良好的附着力，主要用于制备安全带中间膜、专用涂料和粘合剂等。中国PVB工业起步较晚，其产品主要用于低端领域。PVB薄膜质量塑料，用于汽车保护层、优质幕墙和光伏组件等高端领域，均依赖进口。因此，深入研究薄膜质量PVB树脂的制备技术对于促进我国PVB工业的发展具有重要意义。

关键词：聚乙烯醇缩丁醛树脂；废弃物；正丁醛；综合利用

引言

高密度聚乙烯(HDPE，又称低压聚乙烯)是齐格勒1953年通过将低压乙烯与TiCl4和AlEt3聚合而获得的树脂材料，它是一种高结晶度的非极性热塑性树脂，是六种现代世界主要塑料之一。尽管HDPE比低密度聚乙烯(LDPE)和聚氯乙烯(PVC)具有更强的强度和韧性，但HDPE产品的强度和硬度均低于工程塑料，从而限制了HDPE产品的应用范围。另一方面，HDPE作为一种多功能塑料，已不再满足日益增长的市场需求。因此，要扩大HDPE材质的范围，需要提高和提高HDPE材质的性能。其中，提高HDPE复合材料的拉伸能量、弯曲性能和抗冲击性等机械特性；二是提高HDPE复合材料的阻燃性能。为了扩大HDPE在某些特定环境中的应用，需要研究和改进HDPE的特殊性能，如抗静电、抗菌性能和电磁屏蔽。此外，将废物用作制备HDPE复合材料的原料已成为另一个热门研究领域。

1工业废弃物

由于PET和HDPE原料不太兼容，因此不可能直接混合和混合以生产复合材料，Nguyenvinh等人[37]添加了PE-g-MAH，以提高三相原料的兼容性。复合材料所用HDPE为再生颗粒，PET为再生聚酯织物和PET土工膜，分离、破碎并转化为纤维，HDPE复合材料采用熔融和混合工艺制造。机械性能测试结果表明，从两种原料制备的HDPE复合材料的拉伸强度和冲击强度较低，但添加PE-g-MAH可使复合材料具有较好的拉伸强度和冲击强度。对废旧印刷电路板(WPCBP)的非金属部分作为填充材料进行了研究，并结合HDPE基体制备，研究了HDPE复合材料的力学性能。研究结果表明，WPCBP的粒度和使用是影响HDPE复合材料性能的两个重要因素。HDPE复合材料具有最佳的整体性能；HDPE复合材料在使用wpcbp20%和添加亚磷酸盐铝时可获得更好的阻燃性能。高桥春等人[39]制备了纸泥复合材料(PIW)/HDPE。在制备复合材料之前，PIW必须干燥，以使用不到2%的水。研究结果表明，随着PIW比例的增加，复合材料的抗水性和吸水能力下降，但拉伸强度、刚性、耐热性和耐火性都有所提高。

2我国聚乙烯醇缩丁醛树脂发展概况

聚氯乙烯(又称PVB)具有良好的灵活性和透明度。它还显示了抗冲击性、水解性、耐热性和抗寒性方面的良好性能。在中国，聚乙烯丁醛的专业研究起步较晚。聚氯乙烯薄膜的加工和生产需要高技术和高投资成本。因此，20世纪80年代以前我国这种树脂的生产是微不足道的。改革开放之前，中国各界对树脂应用的需求逐日增长。尤其是汽车工业和建筑业的快速发展极大地促进了聚氯乙烯材料的发展。

3气相法聚乙烯装置能耗特点

气相法聚乙烯装置消耗的能源包括电、循环水、氮气、高压蒸汽、低压蒸汽、仪表风、脱盐水、生活水和工业水,回收的能源有蒸汽凝液。中沙(天津)石化300kt/a气相法聚乙烯装置,2012年12月消耗的主要能源是电、循环水、蒸汽和氮气,折算成标油后,上述能源消耗所占比例分别是72.48%、13.13%、7.97%和6.81%。某450ktkt/a气相法聚乙烯装置全年能耗折算成标油后,电、循环水、氮气的消耗量位居前三,分别占比66%、19%和6%。因此,气相法聚乙烯装置应重点关注电、循环水、氮气和蒸汽的节能技术的应用。

4聚乙烯醇缩丁醛树脂生产过程中的废弃物的综合利用

4.1复合型抑尘剂各组分的优化配比

采用TOPSIS方法计算了CMC、PVA和APG0810不同用途的复合除尘剂的综合性能指标c。综合性能指标c不会随着复合除尘剂中各组质量分数的增加而出现简单的增减趋势。这表明粘度、成型、抗风性和生物毒性之间存在相互作用。当c接近1时，在分量质量分数下得到的复合除尘剂的整体性能最好。在这三个主要组成部分的使用范围内，最佳综合业绩指标c的相应值分别为0.698、0.704和0.646。因此，CMC、PVA和APG0810在整体性能最佳的复合防尘剂中的质量得分分别为0.20%、2.00%和0.10%。从该组中获得的除尘剂在25c时粘度为41.97mPa，沉积时间为68.62s，质量损失率为0.57%，小麦种子发芽率为70%。

4.2聚乙烯的高压热裂解/催化热解反应优化

高压聚乙烯热解过程中的典型反应是直流母线断裂，从而产生中间体较小的自由基。此外，还有许多次反应，包括其他化合物断裂、水解反应、重组反应、异构反应、环反应、合成反应等。由于共价化合物断裂而产生的部分自由基在生成后产生烷基分子，而失去的部分游离自由基则成为烯烃的产物。由于聚乙烯热解初期产生大量长链碳氢化合物，这些碳氢化合物聚集在反应堆底部；压力越大，反应堆底部的液体相反应堆就越多。高密度液体防止形成于液体相区的小分子扩散和泄漏，从而使它们能够与先前形成的自由基作出反应。在自由基的推动下，部分乙烯燃料发生聚合反应以释放热量，温度升高导致宏观碳氢化合物再次断裂，直至反应系统达到吸收和释放热量的平衡。在初始压力(15)×105pa下，液体相区试剂的数量因压力增大而增加，产生的乙烯煤更多参与聚合反应，飞行温度幅度相应增大；反应温度较高会导致聚乙烯直流母线的深度断裂，从而导致产品分布较轻。此外，压力越大，反应堆底部累积的反应堆就越多，反应堆在聚集状态下更可能发生环反应、异构化反应和合成生物，从而产生更多的烷基、水解物和异质性烷基，

4.3废水处理

成都玉龙化工有限公司叶锐等开发了PVB树脂电解废水处理装置、PVB生产废水处理装置和工艺，由污水池、电解废水处理装置、计量池、第一倾斜板处理池、第一生物接触氧化池、第二生物接触氧化池、第二倾斜板处理池和循环池组成，依次连接。PVB树脂生产废水处理厂的废水处理工艺包括铁碳电解、用量反应、第一沉淀法、第二连续氧化反应法和第二沉淀法。该方法将电极板的内碳电解和外电解相结合，集成到电解槽中，使废水在电解槽中实现铁碳内电解和电极板外电解两种电解液作用，可显着降低CSB，明显提高污水处理效果。金东元等人。冯宜春康生高分子材料技术有限公司制定了PVB树脂制备工艺中废水的处理方法。PVB树脂制备后，采用固液分离法分离PVB树脂和盐酸水溶液；分离的盐酸水溶液用碱中和，使溶液pH值中性；pH值中性的盐水通过纳米过滤装置脱盐，回收所得纯水。该工艺在制备PVB树脂的全过程中，可以自由回收废水，不仅符合环保要求，而且适合大规模生产。

4.4化学改性

由于聚乙烯蜡是非极性聚合物，作为助剂时与填料及极性聚合物相容性差。使用时需要对聚乙烯蜡进行化学改性，化学改性主要有2种方法。（1）氧化聚乙烯蜡在催化剂作用下，通过氧化的方式引入羟基、羧基等极性官能团，改善聚乙烯蜡与极性聚合物的相容性、亲水性、乳化性，使其变为功能化聚乙烯蜡，扩大其应用领域、提高其附加值。氧化程度的高低用酸值来表示，一般情况下酸值越高，产品价格越高。以丙烯酸为接枝单体制备了酸值为14mgKOH/g的氧化聚乙烯蜡，能明显提高与极性树脂的相容性，同时制备的氧化聚乙烯蜡乳液的平均粒径为5.8μm。（2）聚乙烯蜡接枝是在引发剂作用下，将单体接枝到聚乙烯蜡主链上，常用的接枝单体为MAH，采用熔融接枝法将MAH接枝到聚乙烯蜡上，研究表明，通过提高温度、增加引发剂用量可以提高接枝率。研究表明双单体接枝聚乙烯蜡比单一单体接枝聚乙烯蜡效果更好、接枝率更高，可作为塑料与填料之间的“纽带”。非极性的聚乙烯蜡与树脂相容性好，分子链可相互缠绕，另外MAH极性官能团可与填料相互作用，极性填料的连接强度，因此MAH改性聚乙烯蜡可明显提高改性塑料的强度和加工流动性。

4.5表面活性剂的研发

PVB树脂的薄膜质量制备一般采用两级低温沉淀法，反应时间长，冷却设备要求高，能耗高。此外，由于n-丁醛分散不均，乙酸化反应不均匀，PVB树脂颗粒碰撞聚集。当在缩合过程中加入正确的表面活性剂时，反应物和产品可以更好地分散，PVB树脂可以防止在填料上发生，最后，水解度可以更加均匀。国外研究人员在研发过程中使用了烷基磺酸钠乳化剂。该乳化剂可通过水净化轻松地彻底去除，从而保证PVB树脂的强附着力。此外，仿真器PVB薄膜使其成为能够收集多馀水分并减少水分对PVB薄膜附着力的“微储层”。不仅PVB树脂的责任性和透明度得到提高，而且冲击强度也明显提高。近年来，国内加强了这方面的研究，采用钠-二十六二苯醚二磺酸盐作为乳化剂，加入抗静电填料SN制备了PVB树脂。PVB树脂的光学和力学性能得到明显改进，PVB薄膜具有优良的抗静电性能。

结束语

在封闭系统高压聚乙烯热解/热解实验中，试剂的相变是分析反应过程的一个关键因素，这取决于压力变化是否改变了反应试剂和中间产品的存在阶段。压力条件对飞行温度变化的影响已通过低压力试验得到充分证明——在初始压力从1×105Pa上升到5×105Pa时，用于高压聚乙烯热解的飞行温度幅度逐渐增大；因此，聚乙烯的分散程度有所增加，产品的分布往往较小。由于聚乙烯催化热解过程主要是产生小分子单循环芳烃产物的芳烃反应，因此不存在烯烃聚合反应，也不存在飞行温度现象。利用Zn(2)-ZSM-5催化剂，单循环芳烃。

参考文献

[1]林成辉.高速成长中的塑料新材料PVB树脂的性能及应用[J].轻工科技,2019,35(08):44-45.

[2]马培,韩新庆.香菇废弃物固定化方法的改进及其对Cd~(2+)的吸附研究[J].应用化工,2019,48(09):2088-2090+2095.

[3]葛鑫,程厚富,黄森涛,陈静雯,付甫秀,陈循军,葛建芳.聚乙烯醇-微晶纤维素-六方氮化硼复合膜制备及性能[J].生物质化学工程,2019,53(03):8-14.

[4]张亮.端氨基超支化聚合物改性核桃壳的制备及其对Pb~（2+）、Cd~（2+）、Cu~（2+）的吸附研究[D].燕山大学,2019.

[5]杨正伟.我国农业面源污染现状及综合防控措施[J].乡村科技,2019(10):116-118.

[6]张李烨.电子废弃物导电银浆中银的资源化与利用[D].上海第二工业大学,2019.

[7]马若霞,杨彬.交联高密度聚乙烯高完整性容器的处置方案研究[J].中国高新科技,2019(05):117-119.