一种PET长丝复合材料在线回收装置及回收方法与流程

本申请涉及高分子材料回收，特别涉及一种pet长丝复合材料在线回收装置及回收方法。

背景技术：

1、pet长丝复合材料是一种皮芯结构的纤维材料，由熔点较低的皮层copet（改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，熔融温度低于220℃）和熔点较高的芯层pet（聚对苯二甲酸乙二醇酯，熔融温度高于285℃）组成。单根纤维直径为15～50μm，皮层和芯层不可分离。该材料广泛应用于纺织、无纺布等领域，但生产过程中产生的边角料回收难度大。

2、现有技术中，pet长丝复合材料的回收通常采用传统的螺杆挤出机或熔融炉进行处理。具体结构包括破碎机、干燥器、熔融挤出机和纺丝装置。材料为单一熔点pet或简单复合物，工艺流程为：边角料破碎、干燥、整体加热熔融、挤出纺丝。加热温度一般控制在250～280℃，以匹配单一材料的熔融需求。

3、然而，现有技术存在显著缺陷：首先，由于皮层copet和芯层pet熔点差异大，若采用芯层熔融温度（>285℃）加热，会导致皮层在该温度下发生热解碳化，破坏纤维结构；反之，若仅采用皮层熔融温度（<220℃）加热，芯层无法熔融，导致回收失败。该缺陷产生的原因在于材料固有热稳定性差异，copet的共聚改性降低了其熔点，但也增加了热敏感性。其次，pet材料暴露在空气中易吸湿，水分含量可达0.4～0.5%，在高温螺杆中发生水解反应，生成羟基端基增多，粘度下降，造成纺丝过程中大面积断丝。该问题源于pet酯键的亲水性和回收边角料的存储环境。最后，加热过程中产生的单体（如乙二醇或对苯二甲酸）积累会降低材料的塑性，进一步影响回收质量。全球范围内，尚未有成功的在线回收设备，导致大量边角料废弃，造成环境污染和资源浪费。

4、因此，需要开发一种能够在线改性材料熔点、控制水分和抽除单体的回收装置及方法，以实现高效、环保的回收。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是现有pet长丝复合材料回收无法在线实时处理生产线废料、复合组分分离困难、回收效率低、能耗高等问题。

2、第一方面，本申请提供的一种pet长丝复合材料在线回收装置采用如下的技术方案：

3、一种pet长丝复合材料在线回收装置，包括依次连接的破碎干燥模块、改性混合模块、熔融挤出模块、单体抽除模块；

4、所述破碎干燥模块包括破碎机和真空干燥器；

5、所述改性混合模块包括添加剂注入器和混合螺杆，用于注入pbt改性剂；

6、所述熔融挤出模块包括加热螺杆和压力控制系统，所述压力控制系统将熔体压力波动范围控制在0.01bar以内；

7、所述单体抽除模块包括真空泵和脱挥管路。

8、进一步地，所述pbt改性剂的添加比例为5～20wt%。

9、进一步地，所述压力控制系统包括压力传感器、控制器和执行器，所述控制器采用pid算法或ai优化算法。

10、进一步地，所述破碎干燥模块将水分含量控制在0.0006%以下。

11、第二方面，本申请还提供的一种应用上述在线回收装置的回收方法，采用如下的技术方案，包括以下步骤：

12、s1、将边角料破碎干燥至水分含量低于0.0006%；

13、s2、注入pbt改性剂混合，提高copet熔融温度；

14、s3、在250～285℃熔融，压力波动控制在0.01bar以内；

15、s4、真空抽除单体；

16、s5、纺丝冷却成型。

17、进一步地，所述pbt添加比例为5～20wt%。

18、进一步地，所述熔融温度为260～285℃。

19、进一步地，所述抽除单体的真空度为-0.08～-0.1mpa。

20、进一步地，回收纤维的直径为15～50μm。

21、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

22、实现了pet长丝复合材料（皮芯结构）的在线连续回收，突破了全球范围内长期存在的熔点差异导致的回收难题。通过添加pbt改性剂，有效提高了copet皮层的熔融温度，使其与芯层pet的熔融温度统一在一定区间，避免了传统整体加热时皮层热解碳化或芯层无法熔融的问题，回收过程稳定高效，回收率大大提高。

23、显著降低了pet材料的水解风险。通过真空干燥将水分含量控制在0.0006%以下，并结合精密压力控制系统（熔体压力波动范围控制在0.01bar以内），有效抑制了高温熔融过程中pet酯键的水解反应，纺丝断丝率降低至1%以下，纺丝连续性和产品质量稳定性大幅提升，与原生材料相当。

24、在线抽除加热过程中产生的单体（如乙二醇、对苯二甲酸等），降低了挥发物积累，提高了回收熔体的塑性和分子量稳定性，进一步改善了回收纤维的力学性能（如拉伸强度、断裂伸长率）和纺丝性能。

25、实现了边角料的资源化利用，避免了大量复合长丝废料废弃对环境的污染，符合绿色制造和循环经济要求，具有显著的环境保护效益。

26、经济效益突出：通过在线回收取代传统离线或废弃处理方式，显著降低了原料采购和废料处理成本，生产成本降低20%以上（经实际量产验证），提高了企业的经济竞争力和可持续发展能力。

1.一种pet长丝复合材料在线回收装置，其特征在于，包括依次连接的破碎干燥模块(2)、改性混合模块(3)、熔融挤出模块(4)、单体抽除模块(5)；

2.根据权利要求1所述的在线回收装置，其特征在于，所述pbt改性剂的添加比例为5～20wt%。

3.根据权利要求1所述的在线回收装置，其特征在于，所述压力控制系统包括压力传感器、控制器和执行器，所述控制器采用pid算法或ai优化算法。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述破碎干燥模块(2)将水分含量控制在0.0006%以下。

5.一种pet长丝复合材料在线回收方法，采用权利要求1～4任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述pbt添加比例为5～20wt%。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述熔融温度为260～285℃。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述抽除单体的真空度为-0.08～-0.1mpa。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，回收纤维的直径为15～50μm。