專利名稱：利用超臨界CO₂流體快速剝離鋁塑復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁塑復(fù)合材料的分離方法，具體涉及利用超臨界co2流體快速剝離鋁塑復(fù)合材料的方法，屬于環(huán)保領(lǐng)域。
技術(shù)背景鋁塑復(fù)合材料是鋁箔和塑料通過熱壓合或粘合而成的具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，最簡單的組成結(jié)構(gòu)為塑料/鋁箔/塑料，有時為了提高塑料 與鋁箔的粘合強(qiáng)度，會在鋁箔與塑料間使用粘結(jié)劑，這樣就形成五層的結(jié) 構(gòu)塑料/粘結(jié)層/鋁箔/粘結(jié)層/塑料，而對于鋁箔來說，由于其易氧化，在 其表面實(shí)際上有一層性質(zhì)穩(wěn)定的氧化鋁。鋁塑復(fù)合材料既利用了鋁箔質(zhì)地柔軟、延展性好、便于加工、阻隔性 好、輕便美觀等特點(diǎn)，也利用了塑料易加工、耐酸堿腐蝕、強(qiáng)度好的特點(diǎn)， 因而具有阻光、恒溫、無毒安全、成本低廉的特點(diǎn)，尤其適合制成復(fù)合軟 包裝及包裝襯里，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化學(xué)品及日用品等商品的包裝。 鋁塑復(fù)合材料主要包括鋁塑復(fù)合紙、鋁塑復(fù)合罐材、鋁塑復(fù)合軟膜、鋁 塑復(fù)合軟管包裝材料及鋁塑復(fù)合泡罩包裝材料等，比如利樂包裝系列、牙 膏管包裝等，都是典型的鋁塑復(fù)合材料。從鋁箔的消費(fèi)數(shù)據(jù)可以了解鋁塑復(fù)合材料的使用情況。據(jù)歐洲鋁箔工 業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，歐洲70%以上的鋁箔應(yīng)用于各類包裝制品，在美國這一比率 高達(dá)75%，在日本包裝用鋁箔消費(fèi)占70%。而中國已成為僅次于美國和曰 本的第三包裝大國，隨著我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展，鋁箔在包裝領(lǐng)域的應(yīng) 用也實(shí)現(xiàn)了迅速的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到"十一五"末期，我國包裝用鋁箔年 需求量將達(dá)到25萬噸左右，將是目前包裝用鋁箔消費(fèi)量的1.3倍。鋁塑復(fù)合材料中鋁箔約占復(fù)合材料總重的20%，依此計(jì)算，目前鋁箔消耗量約為55 萬噸，到"十一五，，期末，將達(dá)到125萬噸?？梢?，鋁塑復(fù)合材料應(yīng)用廣 泛、使用量很大。鋁塑復(fù)合材料的快速發(fā)展，也帶來了巨大的環(huán)保問題，即會產(chǎn)生數(shù)量 龐大的廢棄物，如果處理不當(dāng)，會給環(huán)境保護(hù)帶來巨大的壓力。因?yàn)殇X箔 和塑料的不相容，廢棄的鋁塑復(fù)合材料混在一起沒有任何回收利用價值， 必須把鋁箔和塑料分離開來得到鋁箔和塑料，這樣才具有較高的回收價 值，尤其是鋁箔，它的價格高、貨源少，如果能有效回收利用，必定會帶 來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時也避免了復(fù)合材料廢棄物因?yàn)椴荒芑厥绽枚鴮?環(huán)境的污染。因此，鋁塑復(fù)合材料的回收再利用，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)效 益和社會效益，成為目前研究的熱點(diǎn)。目前，國外有些研究機(jī)構(gòu)對鋁塑復(fù)合材料的回收處理開發(fā)了相關(guān)的處 玉里工藝。Muther ( Muther, C., Separation of laminates using Result technology, Proc. SPE 3rd Ann. Recycling Conf" Chicago, IL, 1996: 37 )設(shè)計(jì)了 一種處理 工藝，針對用機(jī)械法在干燥的工藝中將復(fù)合材料制成薄片，對層壓產(chǎn)品進(jìn) 行簡單研磨只能得到平常的混合物產(chǎn)品，很難從復(fù)合材料中分離出單組分 的鋁箔和塑料的問題，提出用高速旋轉(zhuǎn)層壓產(chǎn)品可得到穩(wěn)定單相組成的分 布，其原理為鋁塑復(fù)合材料在加速和專門設(shè)計(jì)的機(jī)器里發(fā)生渦流時的行為 不同而得以分離。根據(jù)該原理，奧地利的Result Technology AG公司設(shè)計(jì) 了相應(yīng)的商用處理系統(tǒng)。對于這種系統(tǒng)，需要高速加速器來產(chǎn)生很強(qiáng)的渦 流和很大的加速度，因而對設(shè)備要求很高，分離成本也隨之增大，但該系 統(tǒng)對于有粘結(jié)層的復(fù)合材料，分離程度不高。美國鋁公司(Alcoa)的巴 西分公司Alcoa Aluminio S A與Tetra pak公司、Klabin公司和TSL Engenharia Ambiental 乂>司合作 (Alcoa, Tetra Pak, Klabin and TSL Engenharia Ambiental, Chemical Engineering Progress, 2005， 101(7): 13 ), 開 發(fā)了一套鋁塑回收系統(tǒng)，利用電能在1500(TC產(chǎn)生一股等離子體射流，使 鋁和塑料的混合物加熱，塑料被深度回收成低分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為石蠟，鋁則4以高純鋁錠的形式回收，該技術(shù)需要產(chǎn)生高溫等離子體，對設(shè)備要求高， 投資運(yùn)行成本也隨之增大，同時該系統(tǒng)會把塑料轉(zhuǎn)化成石蠟，實(shí)際上降低 了回收價值。國內(nèi)在分離鋁塑復(fù)合材料方面主要有兩種方法即物理方法和化學(xué)方法。物理方法包括兩種方法， 一是物理靜電方法，把鋁塑復(fù)合材料粉碎， 經(jīng)過磨粉機(jī)械研磨，在摩擦力的作用下把鋁和塑料分開，再將磨好后的材 料經(jīng)靜電分選機(jī)多次分選來分離塑料和鋁，這種方法一般只能分離鋁塑復(fù) 合管材，缺點(diǎn)是要求把復(fù)合材料粉碎得很細(xì)，需要耗費(fèi)大量電能，成本高， 且分離效果也不佳，因?yàn)樵摲椒ㄍㄟ^電場分離塑料和鋁的前提是鋁和塑料 不能粘連在一起，而對于鋁塑復(fù)合材料而言，這種方法是失效的；二是采 用有機(jī)溶劑浸泡的方法，如公開號為CN1066413A和CN1718408A的中國 專利申請中分別提到使用有機(jī)溶劑來分離鋁塑膜，然后離心分離，這種分 離方法由于使用高濃度的有機(jī)溶劑，而塑料層對溶劑的吸附量很大，即便 通過離心甩干機(jī)，仍有將近30%的吸附量，因此分離成本過高，且只有純 溶劑，分離速率很慢，而且也不是任何有機(jī)溶劑都有效，還必須是合適的 溶劑，而尋找合適的有機(jī)溶劑也并不容易；為了提高效率，公開號為 CN1559704A中國專利申請?jiān)谑褂糜袡C(jī)溶劑的同時，可以添加一定的表面 活性劑，但專利中并未指明用何種表面活性劑，該方法使用大量高濃度的 有機(jī)溶劑，會帶來環(huán)境污染的問題?；瘜W(xué)方法是通過一定的化學(xué)溶劑，在滲透和反應(yīng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鋁和塑 料的分離，這是研究得最多的方法。這里面主要有 一是如公開號為 CN1337280A中國專利申請中所描述，利用金屬鋁和氧化鋁均可溶解于酸 或堿的原理，使用酸溶或堿溶的方法把材料中的鋁溶解，從而回收塑料， 然后再將含鋁廢液制成聚合氯化鋁或^^酸鋁，該方法不能得到鋁箔，降低 了回收的價值，目前已很少使用該方法分離鋁塑復(fù)合材料；二是利用酸性 物質(zhì)滲透入塑料層，先使得塑料與鋁間的界面(氧化鋁)溶解，再加入一定的氧化劑，保護(hù)鋁，從而可以得到一部分的鋁箔和塑料，在該方法中有選用強(qiáng)酸性物質(zhì)，如公開號為CN1401443A中國專利申請中選用硝酸，在
發(fā)明者李振華, 董圣航, 陳建黨, 華 雷, 陽 魯 申請人:浙江大學(xué)