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基本信息

項(xiàng)目名稱：
回收廢舊聚酯瓶用于制備漆包線漆的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品是一個(gè)以回收的廢舊聚酯瓶為主要原材料，采用三（α-羥乙基）異氰脲酸酯為醇解劑、硫酸鋰為催化劑，通過(guò)降解、縮聚反應(yīng)制得漆包線漆用中間體羥基樹(shù)脂，然后采用特定工藝進(jìn)一步制得聚酯漆包線漆，將廢聚酯的回收及循環(huán)利用結(jié)合在一起的創(chuàng)新型項(xiàng)目。具有一定的科學(xué)先進(jìn)性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和一定的實(shí)用性，具有較好的發(fā)展前景。
詳細(xì)介紹：
本作品采用廢舊聚酯瓶為主要原材料，以三（α-羥乙基）異氰脲酸酯（塞克）為醇解劑、硫酸鋰為催化劑制備漆包線漆用羥基樹(shù)脂，然后采用特定工藝進(jìn)一步制得聚酯漆包線漆。即將廢PET飲料瓶粉碎、清洗(脫油) 、分離異物(金屬、聚合物、標(biāo)簽等) 、干燥,剪切成1～3mm的碎片。然后取聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）碎片：三(α一羥乙基)異氰脲酸酯（THEIC）的質(zhì)量比為1:1，加入占總投入1％左右的硫酸鋰放于四口燒瓶中加熱，當(dāng)廢舊聚酯片全部熔解溫度升至210℃左右時(shí)，維持溫度反應(yīng)六小時(shí)左右，然后用適量的二甲苯帶出反應(yīng)生成的甲醇，分流四小時(shí)左右至甲醇大部分被帶出時(shí)加入樹(shù)脂總量50％的溶劑（溶劑為N-甲基吡咯烷酮（NMP）、DMF溶液和二甲苯溶液的混合物，其質(zhì)量百分比為2:2:1），攪拌均勻并冷卻裝瓶。取一定量的合成的聚酯多元醇溶液于50ml小燒杯中，按聚酯多元醇樹(shù)脂：氨基樹(shù)脂的質(zhì)量百分比為4:1加入氨基樹(shù)脂，再加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎緦?shí)驗(yàn)中采用環(huán)烷酸鋅作為催化劑，環(huán)烷酸鋅的用量為樹(shù)脂總量的3‰，之后攪拌使溶液混合均勻。用適量的DMF溶液作為稀釋劑，直到溶液粘稠度合適為止（溶液附于玻璃棒上不會(huì)立即留下也不會(huì)黏在玻璃棒上，且溶液在燈光下觀察呈透明色），即得到聚酯型漆包線漆。制備樣品為粗線（0.5mm）和細(xì)線（0.1mm）兩種，粗線主要用來(lái)測(cè)定漆包線漆的熱沖性和耐溶性，細(xì)線主要用來(lái)測(cè)定漆包線漆的介質(zhì)損耗和鹽水針孔性能。其制備的工藝為：取一定長(zhǎng)（粗線約30㎝，細(xì)線約40㎝）的銅絲于DMF溶液中浸泡大于30分鐘的時(shí)間，除去銅絲表面原有的漆膜，然后固定于特制的線板上涂抹制備好的漆包線漆，涂抹漆包線漆的時(shí)候要注意漆膜的連續(xù)性和平滑性，漆膜涂好之后將粗銅絲置于270℃的烘箱中烘烤約3～4分鐘用于測(cè)定漆包線漆的耐溶性和熱沖性能，細(xì)銅絲置于270℃的烘箱中約2～3分鐘，用于測(cè)定漆包線漆的介質(zhì)損耗和鹽水針孔性能。 經(jīng)若干試驗(yàn)研究得出以下結(jié)論： （1）用廢舊聚酯片為原料生產(chǎn)漆包線聚酯絕緣漆為廢舊聚酯的再生利用提供了新的途徑。由于其來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,因此,具有較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 （2）在縮聚反應(yīng)完成后,生成的聚酯樹(shù)脂分子量大,分子間由于氫鍵等作用力也較大,使樹(shù)脂即使在高溫情況下也具有很高的粘度。加入DMF可以很好的將樹(shù)脂分子充分溶解分散開(kāi),以降低粘度,加入二甲苯可以將溶液稀釋成適合使用的絕緣漆產(chǎn)品。 （3）本工藝樣品漆膜制備采用聚酯多元醇：氨基樹(shù)脂=4:1的配比，加入3‰的環(huán)烷酸鋅作為催化劑，通過(guò)在不同烘烤時(shí)間下探索發(fā)現(xiàn)，烘烤時(shí)間在2min的時(shí)候漆包線樣品的鹽水針孔數(shù)最少，烘烤時(shí)間為2min15s 到2min30s的漆包線樣品具有較好的介質(zhì)損耗性，烘烤時(shí)間為3min到4min之間的漆包線樣品具有較好的熱沖和耐溶性。經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益介紹：我國(guó)目前PET塑料飲料瓶的消費(fèi)量很高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅瓶用PET產(chǎn)能達(dá)310萬(wàn)t，產(chǎn)量達(dá)170萬(wàn)t，并且用量在逐年增加，巨大的聚酯瓶使用量給環(huán)境帶來(lái)很大壓力，造成一定程度的環(huán)境污染。本項(xiàng)目利用廢聚酯瓶為主要原料生產(chǎn)聚酯型絕緣漆,不僅可以減輕環(huán)境壓力還可以變?yōu)闉閷?，生產(chǎn)能應(yīng)用于電子、電工和信息工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)品的配套材料漆包線用漆包線漆，具有一定的環(huán)境效益和實(shí)用性。生產(chǎn)1 t聚酯絕緣漆的成本約為6500.00元,1 t聚酯絕緣漆的出廠價(jià)約為10000.00元。由于本工藝生產(chǎn)原料來(lái)源廣，且價(jià)格低廉，整個(gè)成產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本為目前同類成品的60％～80％，因此利用廢聚酯瓶生產(chǎn)聚酯漆包線漆的毛收益率可達(dá)到53.8％。同時(shí)，本生產(chǎn)工藝無(wú)廢物排放,只有少量間接冷卻水排出，具有很好的環(huán)保性。目前，本項(xiàng)目涉及的技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利并獲得了專利受理通知書，且經(jīng)“教育部科技查新工作站（Z13）”查新得到如下結(jié)論：“國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)回收廢舊聚酯瓶制備漆包線漆的中文文獻(xiàn)和產(chǎn)品報(bào)道中，未見(jiàn)以回收廢舊聚酯瓶為原料，三（α-羥乙基）異氰脲酸酯為醇解劑、硫酸鋰為催化劑，制備聚酯型漆包線漆的公開(kāi)文獻(xiàn)或產(chǎn)品報(bào)道”。此外，本項(xiàng)目的研究成果具有一定的實(shí)用性，目前已與所在地某知名汽車飾件有限公司和全國(guó)知名的某化工有限公司簽訂了項(xiàng)目合作意向書，據(jù)公司的產(chǎn)品試用報(bào)告顯示，本工藝獲得的產(chǎn)品性能良好，有推廣應(yīng)用的可能，在一定領(lǐng)域具有一定的實(shí)用性。

作品圖片

  • 回收廢舊聚酯瓶用于制備漆包線漆的研究
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的、基本思路：本作品以回收的廢舊聚酯瓶為主要原材料，制備出一種可供聚酯漆包線用的聚酯多元醇和性能優(yōu)越的聚酯漆包線漆。同時(shí)研究合成過(guò)程中的各種影響因素，獲得合成工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)與性能三方面相互關(guān)聯(lián)的研究結(jié)果，為回收聚酯材料循環(huán)使用技術(shù)的一步產(chǎn)業(yè)化提供重要的研究數(shù)據(jù)。其制備的基本方法和步驟如下：1.用一定質(zhì)量比的回收廢舊聚酯瓶和多元醇在催化劑的條件下通過(guò)降解、縮聚反應(yīng)得到羥基樹(shù)脂，然后將羥基樹(shù)脂與溶劑按一定的質(zhì)量比配制成羥基樹(shù)脂溶液。2.將得到的羥基樹(shù)脂溶液與氨基樹(shù)脂、催化劑按照一定的質(zhì)量比混合均勻，用溶劑調(diào)整至合適的溶液濃度，除去懸浮雜質(zhì)后即得聚酯型漆包線漆。創(chuàng)新點(diǎn)： 1.采用高效催化劑 2.工藝操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本較低 3.使用廢舊聚酯瓶，減少環(huán)境污染，變廢為寶技術(shù)關(guān)鍵：控制原料質(zhì)量比；在降解階段加入硫酸鋰并控制好反應(yīng)時(shí)間和溫度；配制聚酯型漆包線漆時(shí)加入環(huán)烷酸鋅并控制其質(zhì)量；加入溶劑調(diào)至合適粘度并混合均勻。主要技術(shù)指標(biāo)：羥基樹(shù)脂制備時(shí)，回收聚酯瓶碎料：塞克的質(zhì)量比為（2～3）：（1～3）；催化劑為硫酸鋰，用量為反應(yīng)投料總質(zhì)量的0.05%～1.0%；制備羥基樹(shù)脂溶液時(shí)，羥基樹(shù)脂與溶劑（N-甲基吡咯烷酮：DMF溶液:二甲苯溶液質(zhì)量比為1：1：0.5）質(zhì)量比為6：（5～5.5）；配漆時(shí)，羥基樹(shù)脂溶液：氨基樹(shù)脂與溶劑（DMF）質(zhì)量比為4:1:（0.3～1.0)，加入的環(huán)烷酸鋅的占樹(shù)脂總量3‰，在30℃～80℃，攪拌均勻過(guò)濾除去懸浮雜質(zhì)后制得。

科學(xué)性、先進(jìn)性

1.本作品在羥基樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝中，采用的主要原材料為回收聚酯瓶料，能大幅度降低聚酯型漆包線漆的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)成本為目前同類產(chǎn)品的60％～80％，同時(shí)提供了一個(gè)聚酯瓶廢舊材料回收利用的新途徑，有利于減輕、甚至避免廢棄聚酯材料對(duì)環(huán)境造成的污染，變廢為寶。而且采用兩種催化劑硫酸鋰和環(huán)烷酸鋅，分階段加入使用，硫酸鋰在降解反應(yīng)階段加入，環(huán)烷酸鋅在縮聚反應(yīng)階段加入。所制備的羥基樹(shù)脂分子量分布均勻，有利于漆包線漆產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。 2.采用特定比例的環(huán)保型溶劑（N-甲基吡咯烷酮：DMF：二甲苯的質(zhì)量比為2:2:1溶液混合型溶劑）部分代替目前工業(yè)使用的苯酚、甲酚及二甲酚溶解樹(shù)脂及配漆，使制得的漆包線漆具有優(yōu)異的環(huán)保性能。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1.2011年4月15日，本作品經(jīng)教育部科技查新工作站（Z13）查新，查新證明回收廢舊聚酯瓶用于制備漆包線漆的研究在所查范圍內(nèi)無(wú)相同或類似文獻(xiàn)或產(chǎn)品報(bào)道； 2.2010年12月25日，本作品獲得?！暗谒膶谜n外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽”一等獎(jiǎng)； 3.2011年2月12日，本團(tuán)隊(duì)與所在地某知名汽車飾件有限公司簽訂項(xiàng)目合作意向書； 4.2011年2月12日，所在地某知名化工有限司經(jīng)初步使用，遞交了企業(yè)試用報(bào)告。

作品所處階段

此作品目前處于實(shí)驗(yàn)室研究和產(chǎn)品試制階段，技術(shù)成果獲得企業(yè)關(guān)注和投資意向。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

一次性技術(shù)轉(zhuǎn)讓，或者以技術(shù)入股的形式與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)和應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

作品可展示的形式

研究報(bào)告、專利、適量漆液及漆包線樣品。

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1.采用催化劑硫酸鋰，可提高材料的再生效率；2.采用塞克作為醇解劑降解廢聚酯瓶料制備的聚酯多元醇；3.將降解聚酯材料直接用于制備漆包線漆，工藝操作便捷，生產(chǎn)成本低；4.回收利用聚酯材料，有利于減輕、甚至避免廢聚酯材料對(duì)環(huán)境造成的污染，變廢為寶，為聚酯材料的循環(huán)使用提供一個(gè)有效途徑。 適應(yīng)范圍和推廣前景：本作品提出的一種聚酯型漆包線漆的制備方法有望為聚酯材料再生和聚酯漆包線漆的技術(shù)研究、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究基礎(chǔ)。本作品涉及到的技術(shù)成果可應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)品的配套材料漆包線的制造，具有廣泛的實(shí)用性。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：隨著近幾年電力、電氣工業(yè)的迅速發(fā)展，漆包線的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，需求量也在不斷增長(zhǎng)。近幾年來(lái)，我國(guó)漆包線產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，漆包線生產(chǎn)廠家已過(guò)千數(shù)，2003年年產(chǎn)已達(dá)60～70萬(wàn)噸。絕緣漆的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖有了明顯變化，但聚酯漆包線漆的比例仍占絕緣漆的48％。因此本作品對(duì)聚酯漆包線漆及其改性進(jìn)行的研究有著積極的經(jīng)濟(jì)效益。

同類課題研究水平概述

近年來(lái)發(fā)展了各種改性的聚酯漆包線漆品種。如美國(guó)與西德等公司分別對(duì)聚酯漆進(jìn)行了改性，現(xiàn)采用較廣的是三(α一羥乙基)異氰脲酸酯(THEIC)代替丙三醇進(jìn)行改性，如美國(guó)Isonel 200系列，其耐溫等級(jí)高達(dá)200℃；德國(guó)一些廠商在聚酯中加入亞胺的方法改善其耐熱性；德國(guó)拜耳公司在聚酯中添加10％左右聚海因樹(shù)脂改善了聚酯漆包線的熱沖擊性能和軟化擊穿溫度。國(guó)內(nèi)聚酯改性也做了大量的工作，從漆基樹(shù)脂原料，亞胺改性，THEIC改性均有研究與開(kāi)發(fā)。（1）從漆基樹(shù)脂合成原料上改性聚酯漆包線；多元醇改性：有丙三醇參加反應(yīng)生成的樹(shù)脂具有三維體型結(jié)構(gòu)，同時(shí)尚有帶支鏈的線型結(jié)構(gòu)。丙三醇量增加，增加樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)的支鏈密度。支化分子的出現(xiàn)，減弱了分子的內(nèi)聚力，使之不易產(chǎn)生結(jié)晶。同時(shí)，樹(shù)脂分子的游離羥基增加，極性增強(qiáng)，改善了樹(shù)脂的溶解性能，也增強(qiáng)了對(duì)金屬材料的附著力。但它的加入使樹(shù)脂的可撓性，耐熱老化性能降低。亦提高聚酯樹(shù)脂的官能度和涂層的交聯(lián)密度，賦予漆膜較高的硬度，而且制成的漆膜烘干時(shí)間短，耐甲乙酮擦洗、耐烘烤性均較好。多元酸改性 ：在漆包線用飽和聚酯樹(shù)脂體系中，對(duì)苯二甲酸是主要的二元酸，可提高聚酯的貯存穩(wěn)定性，還可提高樹(shù)脂的混溶性。這種改性方法有利于鏈的增長(zhǎng)，賦予漆膜好的硬度，更可以賦予漆膜好的耐化學(xué)品性和耐候性。如加入一定量的己二酸可調(diào)節(jié)分子的柔韌性，為最終產(chǎn)品提供好的機(jī)械加工性。（2）亞胺改性聚酯漆包線漆；先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家逐步開(kāi)發(fā)研制了可焊性聚酯亞胺漆包線以滿足提高電器設(shè)備可靠性的要求。通過(guò)對(duì)聚酯用亞胺進(jìn)行改性而提高了耐熱性，目前世界上具有代表性的為德國(guó)Dr.Beck公司的Terebe F、H系列產(chǎn)品和美國(guó)Sohenctady化學(xué)公司的Isomid系列產(chǎn)品，已廣泛用作小型電機(jī)的繞組，簡(jiǎn)化了焊接工藝，降低了電機(jī)制造成本。直焊性漆包線的出現(xiàn)使線圈的制造有了連續(xù)的可能。（3）三(α一羥乙基)異氰脲酸酯改性聚酯漆包線漆；采用三(α一羥乙基)異氰脲酸酯取代脂肪族三元醇制聚酯漆包線漆，可以改善其耐熱軟化擊穿性能。采用三(α一羥乙基)異氰脲酸酯(THEIC)來(lái)改性聚酯亞胺的做法，可使聚酯亞胺漆包線的耐熱等級(jí)達(dá)到H級(jí)。采用三(α一羥乙基)異氰脲酸酯和亞胺二羧酸改性聚酯路線，既使改性的聚酯保留了原聚酯漆包線漆裕度寬、剝離性好的特點(diǎn)，又提高了漆包線的軟化擊穿溫度，確保了耐熱沖擊性。
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