[发明专利]醇酸树脂的再加工

说明书

发明领域

本公开一般涉及将所述不可熔化的不溶性醇酸树脂再加工和回收利用成新的形状和形式的方法。更具体地，本公开涉及使用挤出机将粒状或废弃的、不可熔化的不溶性醇酸树脂再加工和回收利用成粒料、膜、片材、纤维、无纺织物和模塑制品。

发明背景

合成树脂分为两组主要材料类别：热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯和尼龙是高分子量聚合物，当加热时其熔化成柔软和柔韧的材料，而当冷却时其凝固成坚硬的结晶或玻璃态。热塑性树脂可反复经历这种熔融过程，使得它们能够回收利用或再塑成不同的形状。热塑性树脂可溶于某些溶剂中，如邻氯酚、矿物油和苯。

热固性树脂如环氧化物、酚醛树脂和脲甲醛是高分子量聚合物，其通过固化不可逆地转变成不可熔化（即不能够被熔化）并且不可溶解（即不可溶于溶剂中）的网状聚合物。固化是指通过聚合物链的交联来韧化或硬化聚合物材料。如本文所用，“交联”是使一条聚合物链与另一条聚合物链连接的方法。固化前，热固性材料通常为液体的或为可锻造的，并且以单体和低聚物的反应性混合物形态存在。将该反应性混合物加入模具中，其中它交联形成具有所期望形状或形式的刚性三维低聚物链网络。与热塑性物质相比，由热固性树脂制得的制品因稳定的三维分子网络而具有优异的尺寸稳定性以及耐热和耐化学品性。因此，热固性树脂即使在高温下也不变形或蠕变，并且当接触溶剂时不显著溶胀。与热塑性树脂不同，热固性树脂在它们固化后不能被再加工或回收利用（即，熔化并且重塑）。

醇酸树脂由多元醇与多官能酸、酸酐或多官能酸和酸酐的混合物的缩合反应形成，以形成酯部分。如本文所用，“缩合反应”是醇与羧酸或羧酸衍生物的反应，形成酯并且释放出副产物水。由于单独的多元醇、酸和酸酐单体其上具有多个官能团，一般具有至少三个，因此醇酸树脂在固化时形成充分交联的分子网络，这是典型热固性树脂的特征。因此，据信此类不可溶解并且不可熔化的完全固化的醇酸树脂不能像热塑性物质一样熔化并且重塑。该限制阻止了废醇酸树脂的回收利用以及将醇酸树脂再加工成新的形状和形式。因此，醇酸树脂未被用于传统上由热塑性树脂主导的应用中，如粒料、片材、膜、纤维、无纺织物和模塑制品的制造。

在聚合物加工中采用挤出来作为形成具有固定横截面的物体的方法，或作为在熔融塑料（热塑性塑料）冷却形成所期望的形状之前对其进行运送和计量的方法。一般来讲，将原材料（例如粉末、小树脂薄片、粒料）进料到挤出机（即，实施挤出的装置）中。当所述材料在挤出机内后，通过加热使其液化，并且在高于所述材料熔融或玻璃化转变温度的温度下经由剪切（或输送）螺杆将原材料混合并且施压。然后在剪切下将所得熔融塑料捏合形成均匀的熔融物，之后运送通过模头，其中离开所述模头的塑料具有反映模头形状的横截面。然后将所述材料定量、冷却以获得最终所期望的形状或形式，并且切成所期望的长度。通常采用挤出作为热塑性树脂熔融加工的方法，使它们回收利用并且改造成不同的形状和形式。然后，挤出不可用于再加工不可熔化的不溶性热固性树脂。

挤出方法需要能够通过剪切螺杆运送通过挤出机的连续流体相。该流体相用于将所需能量从螺杆传递至给料以供正常流动，并且由给料的熔化所产生。没有连续第三相，则挤出机中的热固性材料-不可熔化并且不可溶解的材料-面临下列问题：（i）给料通常过硬而不能在挤出机中粒状，并且在没有液相的情况下不能传送通过挤出机圆筒和剪切螺杆的间隙；（ii）即使给料可被粒状成小颗粒，这些颗粒仍是不可熔化的并且一般致密，并且将堵塞挤出机；并且（iii）挤出机中的不可熔化树脂在高温和高剪切下一般经历化学降解，并且在不存在反转过程（即再次聚合）的情况下，在挤出后将不形成可用的制品。因此，如果树脂不可熔化，则挤出所需的连续流体相将不可获得并且不能进行树脂的再加工。如果树脂不可溶，则该连续流体相也不可获得。

将所述不可熔化的不溶性醇酸树脂再加工成新的形状或形式的方法将使得醇酸树脂能够形成用于非常规应用如包装、卫生产品、带材和织物中的粒料、片材、膜、纤维、无纺织物和模塑制品。这些产品将优于由热塑性树脂形成的类似产品，因为它们将具有优异的尺寸稳定性和优异的耐热性、耐化学品性和耐溶剂性。醇酸树脂的再加工还将使得醇酸树脂回收利用能力成为可能。使醇酸树脂回收利用将继而减少处理期间形成的醇酸树脂废料量，减少处理期间所需的水量，并且将获得成本节省。