[发明专利]一种物理回收法再生涤纶的鉴别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种再生纺织材料的鉴别方法，特别涉及一种采用化学计量学方法鉴别物理回收法再生涤纶的方法。

背景技术

涤纶，学名聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，是聚酯纤维的一个类别，英文缩写为PET纤维，是一种广泛应用于纺织领域的高分子纤维材料，是目前世界上产量最大的纤维品种。原生涤纶是指以对苯二甲酸和乙二醇直接酯化连续缩聚或间歇缩聚生产的纤维。再生涤纶根据加工方法可分为两类：化学回收法和物理回收法。化学回收法再生涤纶是指通过适当的化学试剂将废弃聚酯在一定反应条件下解聚获得单体，重新合成聚酯后经纺丝制成的纤维。物理回收法再生涤纶是指废旧聚酯瓶经收集、分类、清洗、粉碎、净化、干燥等工序加工处理后直接熔融纺丝制成的纤维；或者用回收的聚酯为原料，经熔融、造粒获得的纤维级再生聚酯切片经熔融纺丝制成的纤维。

物理回收法生产再生涤纶工艺相对化学法简单，投入少，上马快，对环境的影响远小于化学回收法，在今后很长一段时间内仍将是再生聚酯加工体系的主体。由于原生涤纶和物理回收法再生涤纶在生产成本、交易价格、技术参数和国家给予的相应税收政策等方面存在较大差距，一些不法商家故意混淆两类纤维，造成一些涤纶产品标注混乱，扰乱了市场秩序，因此有必要建立原生涤纶和物理回收法再生涤纶的鉴别方法。

原生涤纶和物理回收法再生涤纶的大分子结构、聚集态结构和纤维性能指标均不能作为鉴别的依据。从大分子结构上看，尽管大部分聚酯瓶中加入一定量的第三单体间苯二甲酸来改善聚酯瓶胚的透明度、阻隔性、加工性和安全性，但以1，4-环己烷二甲醇、2，6-萘二甲酸等作为第三单体的聚酯瓶也常见于文献报道；而且回收聚酯的来源广泛，废丝、废浆和废旧纺织品等已被用作再生涤纶的原料，这些再生涤纶与原生涤纶在大分子结构上没有本质的不同，因此CN102539549A中提出的通过检测是否存在间苯二甲酸单元的方法不能作为鉴别原生和再生涤纶的依据。从纤维的聚集态结构和纤维性能指标看，尽管有些论文中指出了一些差异，但是纤维的熔点、结晶度、取向度、熔融焓等聚集态结构和强度、色泽、疵点等物理性能指标强烈依赖于原料品质和加工工艺，因此纤维的聚集态结构和纤维性能指标也不能作为鉴别的依据。

在加工流程中原生涤纶和物理回收法再生涤纶存在本质区别：物理回收法再生涤纶比原生涤纶至少多了一次熔融加工过程。根据聚酯合成的逐步缩聚平衡反应机理，聚酯中存在一些低聚物，包括第一序列环状低聚物(重复单元是对苯二甲酸残基和乙二醇残基)、第二序列环状低聚物(重复单元是对苯二甲酸残基和乙二醇残基，但其中一个乙二醇残基被二甘醇残基取代)、线状低聚物以及其他低聚物的同分异构体。聚酯中低聚物的含量和分布在熔融加工过程中会在高温、微量氧气、水分和机械剪切力的作用下发生变化，然而涤纶中低聚物总体含量差异以及个别低聚物的含量差异不能作为原生涤纶和物理回收法再生涤纶鉴别的依据。张龙等人在2015年04期的《纺织学报》“再生聚酯纤维中低聚物的结构表征”中称一种聚酯商标织物的再生涤纶低聚物含量比普通涤纶含量较高，但这一结论并不适用于区别所有的物理回收法再生涤纶和原生涤纶。物理回收过程对低聚物的分布变化的影响具有规律性，以线性低聚物为例，比如线状低聚物分子两端均有乙二醇单元，反应活性最高，受热时易消去一个乙二醇分子而产生环状低聚物；线状低聚物中的一个端羟基也易被氧化为醛基，释放出一个乙醛分子，低聚物的相对分子质量降低；线状低聚物中的酯键在高温剪切下易裂解为乙烯酯基和羧酸，生成的线状低聚物中重复单元数目降低。

低聚物的分布差异可以成为原生涤纶和物理回收法再生涤纶的鉴别依据，对低聚物的高效液相色谱图进行面积归一法处理后，即可获得低聚物的分布曲线，达到消除低聚物总体含量影响的目的。Wanderson等人采用基质辅助激光解吸/电离质谱法(MALDI-MS)测试再生和原生瓶级聚酯切片中低聚物，并采用主成分分析MALDI-MS测试数据中36个变量，发现在二维主成分投影图能够区别再生和原生瓶级聚酯切片，但没有进一步建立对未知样品的预测模型，而且由于瓶级聚酯切片与涤纶纤维加工工艺不同，高聚物的熔融热历史也不相同，不能用于鉴别原生涤纶和物理回收法再生涤纶。

鉴于目前尚未有有效的物理回收法再生涤纶的鉴定方法，探索一种原生和物理回收法再生涤纶的鉴别方法迫在眉睫。

发明内容

针对目前尚未有有效的鉴别物理回收法再生涤纶的方法，本发明基于涤纶中低聚物的高效液相色谱数据采用化学计量学的方法，建立能够识别原生和物理回收法再生涤纶的BP人工神经网络，提供了一种科学、准确、快速的物理回收法再生涤纶鉴别方法。