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54 I AACADEMIC 学术废旧PET聚酯再利用的研究进展衣芳萱 12,韦甜 1,2（1.江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司，江苏苏州2 152 2 8；2.国家先进功能纤维创新中心，江苏苏州2 152 2 8)摘要：为促进废旧PET的利用率，主要对废旧PET材料在轻工业领域中的再应用情况进行综述；其中，对废旧PET在纺织服装、化工材料、电子设备以及建筑交通领域中的应用进行客观评价；针对各领域现状进行总结和展望，以期为今后废旧PET的广泛应用提供有效的理论基础。关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯；回收利用；循环中图分类号：TQ09文献标志码：A文章编号：10 0 3-130 8（2 0 2 3）8-0 0 54-0 5前言随着技术和经济的不断发展，塑料制品已成为人们生活中不可或缺的一部分。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PE T）是一种广泛应用于包装、纤维等领域的塑料材料。根据数据统计，全球每年生产的PET塑料已经超过7 0 0 0万吨，然而只有14%的PET塑料被回收再利用，大量废弃的PET塑料堆积在陆地和海洋中，导致资源的巨大浪费并对环境造成负面影响。因此，提高PET材料的回收和再利用率已成为全球塑料循环经济的重要议题。目前对PET回收的方法已经有很多学者在研究，其中包括再挤压回收法 2、机械回收法 3、化学回收法4 等。比较常见的化学回收法中，又分为PET的醇解方法、水解方法、甲醇分解方法、氨基分解方法以及糖酵解方法。但是，很少有人去总结归纳废旧PET的再利用。文章从轻工业的角度出发，分析探讨了当今废旧PET在纺织服装领域、化工材料领域、电子设备领域、建筑交通领域的应用现状。为今后废旧PET的广泛应用打下了基础、为我国的绿色发展提供了可行性方案。1纺织服装领域在纺织服装领域，PET被广泛使用，并伴随着大量的废弃PET产出。如果能将废弃的PET织物及纱线进行回收，并将其进行简单的加工处理，可在一定程度上节约生产加工材料，解决环境污染的问题，创造经济效益。PET纤维是全球纺织界使用的最大单纤维类型，但染色PET织物的回收利用有限，导致每年垃圾填埋场会处置大量PET织物。为了解决这一难题，Fei5等人研究探讨了PET的有效脱色过程，使用甲醛亚砚酸钠（SFS）对染色的PET织物进行脱色。结果表明，处理时间为30 分钟、水丙酮比为1：2、SFS浓度为10 g/L、温度为10 0、液比为50：1时，PET织物上分散染料的脱色效果最好。SFS脱色对PET物理机械性能没有影响，在脱色过程在中使用的丙酮组分可以回收并重复使用。这对PET的绿色回收再利用作出了重要的贡献。MuthuKumal0等人先通过对废旧再55生PET（R-PE T）纤维的表面进行碱处理改性，再将表面改性后的R-PET纤维与精梳棉进行混纺，开发用于隔热应用的针刺非织造布，并研究了混纺比对织物隔热性能的影响。结果表明，碱处理后R-PET纤维的重量减轻、表面粗糙，并且制成的非织造布比未处理R-PET纤维制成的非织造布具有更好的绝缘效果。在碱处理R-PET纤维制成的非织造布中混入的精梳棉越多，则非织造布的隔热性能越差。Atakan等人通过针刺工艺开发了由回收PET纤维制成的丝绒设计模制汽车地毯，以提高其耐磨性。调整制造和模制参数，从选定的R-PET纤维和O-PET（原始PET）纤维混合物中生产模制汽车地毯；对开发的地毯进行耐磨性能测试，并根据要求的规范对其进行评估。结果表明，8 5%R-PET+15%0-PET双组分PET制成的地毯在纤维损耗和地毯外观方面与8 0%PET+20%0-PET双组分PET制成的地毯几乎具有相同的性能。说明R-PET纤维制成的地毯除了具有生态优势外，还为制造商提供了较低的原材料成本。目前，研究废旧PET织物及纱线的回收使用越来越常见，但同时也应该考虑到成本及产业化等实际性问题。由于废旧PET产品回收使用要经过几个过程，导致产品成本的提升，最终将其应用于高附加值产品，例如运动服、户外服等。因此，在研究提升可回收PET产品性能的同时，降低其产业成本并扩大其应用范围具有重要意义。2化工材料领域在化学化工领域，PET不仅可以通过化学分解成单体进行回收。还可以通过改性等方法对PET进行简单的处理，进行循环利用；或者通过熔融等手段，对PET进行重新加工，或者与其他材料进行共混。这样可以防止PET材料的进一步降解，并将PET的回收成本降至最低。Zander8等人通过溶液静电纺丝将PET塑料瓶制备成纳米纤维过滤膜，其中纤维直径低至约10 0 nm。使用阳离子杀生物剂对纤维进行表面改性后，液体滤膜的生物污损显著减少。该产品可作为微滤产品进行应用，例如废水处理系统中的预过滤器膜。Xu等人为了解决废弃PET带来的环境问题，回收废物瓶碎块并与甲基纤维素（MC）混合，加入六氟异丙醇（H F L P）使其溶解；最终通过玻璃模具制成MC/PET（x：y）薄膜。检测结果表明，MC/PET不同的质量比对材料的形貌和性能有显著影响；当添加3%的PET可显著提高拉伸强度；断裂伸长率随MC/PET质量比的增加而明显增加。与MC膜和PET膜相比，MC/PET复合材料中的结晶度明显降低；该复合材料具有足够的热稳定性，热分解温度在34 3和4 2 4 之间。该新型复合膜材料具有较好的物理性能，为废旧PET在制造环保、可持续、绿色产品中的应用开辟了新的前景。熔融沉积建模（FDM）是最常见的3D打印技术。Oussai0)等人以R-PET为原料在两种不同的印刷模型下进行拉伸试样，并对其力学性能进行了分析。由于3D打印R-PET和O-PET的试样具有可比的物理机械性能，因此改进3D打印R-PET技术的需求增加。R-PET的抗拉强度高达4 3.15MPa，40%R-PET的最大伸长率为3.12%，100%R-PET是理想的3D打印材料。尼龙比PET具有更显著的氢键，因此尼龙比PET具有更好的防潮性能。Choill等人开发了回收PET-尼龙6 混纺纱，以扩大回收PET纱的使用范围。制备了机械回收PET针织物（M-PE T）、化学回收PET针织物（C-PE T）、化学回收PET-尼龙6 共混针织物（C-PET-N6），并与未经处理的PET针织物进行比较。其中M-PET和C-PET的拉伸强度与原始PET针织物相似；C-PET-N6表现出优异的伸长率；M-PET、C-PE T、C-PE T-N 6 及未经处理的PET针织物均表现出优异的抗起球性能；通过悬垂系数可知，C-PET-N6比其他样品具有更好的弹性性能；再生PET针织物的压缩性能均有所提高；C-PET-N6在四个样品中显示出最光滑的外观和最?爽的感觉；未经处理的PET针织物和M-PET，C-PE T的回潮率和透湿率均低于C-PET-N6。树脂制造产生的PET废料中通常含有大量热不稳定性污染物以及添加剂，这对PET的回收加工生产带来了难度。Akatol12l等人使用具有可再生性的塔尔油脂肪酸（TOFA）作为回收PET的改性剂。使PET与不同浓度的TOFA复合，并在2 4 0 下挤出。这为PET废料作为高性能聚合物纤维的再利用提供了一条潜在的途径。目前，越来越多的研究学者将研究的重点放在研发R-PET长丝上。例如，Zhaol13等人采用熔融纺丝法制备了瓶用R-PET纤维。根据R-PET切片的特点，对纺丝工艺参数进行了初步探讨，包括纺丝温度、纺丝速度和喷丝板；比较了R-PET和O-PET长丝的结构和性能，为R-PET长丝的应用提供参考。Tapial等人开发了挤出设备，以50m/min的纺丝速度制造R-PET长丝网。Gurudattl151等人在实验室规模的熔融纺丝设备上将瓶级废料纺成R-PET长丝。应注意的是，较早的研究主要集中在R-PET短纤维上，但在R-PET长丝的制造方面缺乏经验。产品开发尚处于起步阶段，离工业化水平还很远，相关技术（干燥温度、挤出温度、纺丝速度等）有待进一步提高。在此基础上，PET与其他材料的56ACADEMIC 学术共混物陆续被研发出来。Leell6等人采用熔融工艺制备了化学回收PET和O-PET的共混物。共混物的结晶度取决于化学再生PET含量，因为该材料中的纳米颗粒（如金属催化剂）具有成核效应，所以共混物的热收缩率随着化学再生PET含量的增加而降低。拉伸实验表明，添加未处理的PET可提高共混物的拉伸强度和断裂伸长率；共混物的热稳定性随着未处理PET含量的增加而增加。除此之外，Araujol17等人为了获得性能良好的共混物，特别是用于纤维应用，使用塑料工业回收的聚丙烯（PP）和瓶子回收的PET，并利用马来酸耐功能化弹性体的高浓度和低浓度对回收PP/PET共混物进行增容。Kumagaill等人使用双螺杆挤出机开发PBT/R-PET共混物。其中，PBT/R-PET的共混物在非晶区完全可混溶，而晶相在快速冷却后不可混溶。将R-PET与PBT共混不会抑制PBT的拉伸性能，但会提高PBT的延展性，降低其冲击强度。Tramisl19等人将家庭废物中回收的不透明PET及回收的PP，通过熔喷法制备R-PET/R-PP共混物，最终可替代R-PP用于类似应用，无需对瓶盖进行分类。R-PET纤维是一种环保型产品，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。为了最大限度地利用城市固体废物，将其转化为具有良好性能和低成本的可回收材料，越来越多的学者对可回收PET基材料进行研究。由于染色不稳定的原因，目前R-PET长丝和短纤维主要用于非服装领域，如非织造布、工业用布、包装带等。因此，将R-PET长丝和短纤维融人服装面料、家纺面料和其他材料中成为新的发展趋势。3电子设备领域近年来越来越多的研究学者开始建筑材料的生产加工，通过PET自身的加人使混凝土的抗折强度提高了约探究废旧PET再利用的新方向，而电子材料的成功应用使废旧PET的再利用成为可能，同时也扩展了废旧PET的应用领域。石墨烯在锂离子电池（LIBs）中表现出优异的电化学性能；然而，由于相邻碳层间的T一T相互作用，石墨烯发生了严重的再堆积，这严重限制了石墨烯的广泛应用。为了充分发挥石墨烯的比容量并增加离子可及表面积，Jia201等人建立了一个通用模板（MgO/Fe（a c a c）3），将生活中产生的PET废料碳化成三维结构的空心碳球/多孔碳片（HCS/PCF）；在碳化过程中，MgO/Fe（a c a c）原位转化为负载在MgO模板上的Fe;C4纳米颗粒，用作催化剂和模板，以高转化率（7 0 wt%）将PET废料直接碳化为三维结构HCS/PCF；三维多孔HCS/PCF在LIBs中用作阳极材料时也表现出良好的电化学性能。Andrei21等人采用热解、催化油改质、多壁碳纳米管合成的三阶段工艺处理软塑料包装废弃物，最终将其制成多壁碳纳米管（MWCNT）。测试结果表明，MWCNT在氧还原反应（ORR）期间的表现均优于商用多壁碳纳米管和Pt基电极，表明其有可能取代传统的电极材料。Mirjalili22等人成功地将废旧PET瓶碳化升级为电化学活性炭材料，通过静电纺丝制成双层超级电容器材料。通过分析表征发现，生成的碳物质是无定形碳和还原石墨烯氧化物的混合物，具有相对较高的表面积。这种材料具有环境和经济优势，为未来的研究和开发提供有效前提。4建筑交通领域目前，大量的PET废弃物应用于的优点，在一定程度上改进了建筑材料的性能，提高了PET的使用率。Li(23等人研究开发了一种将废旧PET作为沥青混合料抗剥落剂的再利用回收方法。由于PET的氨解产物显示出较强的抗剥离性能，故将收集的废旧PET进行氨解反应，以产生用于改性沥青的胺基PET添加剂。实验结果表明，PET作为添加剂加人沥青后会形成强氢键，从而增加沥青的界面附着力；并且与沥青相比，PET的极性更高，可以改善沥青结合料与集料之间的粘附性，从而提高沥青混合料的抗水损害能力。因此，今后将研究PET作为衍生抗剥落添加剂对不同沥青混合料的影响，并分别通过寿命周期成本分析、寿命周期评估判别该技术的经济和环境性能。Nagasel241等人通过可重复利用的材料（椰子、PET和竹子等），制成了新型的绿色屋顶材料（基板、排水层等）。最终测试结果表明，这种新型绿色屋顶材料可代替市面上常见的绿色屋顶材料，并在成本、环境、以及可持续发展上表现出明显的优势。由于该实验在实验地区上具有局限性、在实验周期上缺少验证性，因此在今后的研究当中应考虑到该新型材料在不同地区的应用性能、产品的生命周期以及可回收再利用性能。纤维加固混凝土的能力与纤维一基质界面和纤维的抗拉强度有关，Luna25等人研究了再生PET和作为混凝土增强纤维的各向异性；基于单轴拉伸、拉拔和三点弯曲实验，研究了PET的各向异性和界面处PET纤维基体的键合性能。拉伸结果表明再生PET具有各向异性，但其对再生PET纤维混凝土界面行为的影响较小；此外PET纤维混凝土界面的拉拔能力比PET抗拉强度弱；再生PET纤维576%。回收PET元素作为纤维来加固混凝土，不失为一个解决塑料日益污染问题的新方案。近年来，利用废旧PET瓶纺制R-PET短纤维的技术发展已基本成熟，其潜在的应用领域已经广泛涵盖了各种聚酯产品。目前比较常见的是R-PET短纤维用于增强混凝土。例如，Fraternali等人 2 6 制备了再生PET纤维增强混凝土复合材料，并检查了其导热性、抗压强度和首次开裂强度；Ochi等人 2 7 开发了一种可用于生产混凝土增强PET短纤维的方法；Kim等人 2 8 从PET瓶中构建了三种不同几何形状的增强纤维，并用它们控制水泥基复合材料中的塑性收缩开裂。5总结与展望目前，在较为常见的PET回收方法中，水、色素、乙醛和重金属污染都会对PET的回收工艺存在较大的影响。物理机械回收的PET材料为下循环材料或受回收时间限制，生产的R-PET材料和物品中含有杂质乙醛。不同类型的化学法回收的PET，反应装置和化学解聚会影响单体产量。常见的单体产品有对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）、对苯二甲酸二甲酯（DMT）和对苯二甲酸（T PA）。BH E T 已在石化行业大规模应用，面临的挑战是去除染料、颜料和外来聚合物。除此之外，PET的化学回收成本高于PET的物理回收成本。回收PET的主要目的应该以经济上可重复使用为基础，并扩展PET的使用领域、维持生态平衡、促进可持续发展等。因此，需要对PET的回收进行技术创新。目前，部分废旧PET产品经过简单的前处理后，进行PET产品的加工生产，不但避免了回收反应时产生的杂质，而且还节约了繁琐的加工工序。在纺织服装领域，可以在不改变PET纤维优势性能的情况下，对织物或纱线进行脱色、改性等处理，然后进行汽车内饰、家居装饰和服装产品等行业的生产加工，在节约资源的同时也减少了废旧PET带来的污染，有助于绿色材料的发展和环境保护。在化学化工领域，新型复合的膜材料、共混物等层出不穷，如果在利用PET优势的基础上，添加有效的纳米填料，将为这些材料提供新进展和新机遇。此外，各种制备技术的发展以及熔体混合工艺的优化对最终性能有着重要的影响，在复合材料制备时需要注意不同材料之间的比例，以期发挥各个材料的最大使用价值，得到性能优、重量轻、易加工、成本低的组合。在电子设备领域方面，近年来受到越来越多的学者的关注，并且碳化后的材料在锂离子电池中能表现出优异的性能，这为将PET废料循环为高附加值产品开辟了新的途径。由于PET的成本、重量等优势，取代用于该领域的传统原料（含有贵金属、碳纳米材料的电极）也将成为可能。在建筑材料及交通设施等领域，虽然废旧PET与其他材料混合之后制成的建筑材料具有良好的机械性能，但对该复合材料其他性能的研究仍然有限。为了使这类复合材料被建筑行业所接受，在今后的研究探讨中应考虑到复合材料的耐久性、透水性、透气性、抗氯离子性、抗冻融性以及耐疲劳性等性能。此外，需要更多的研究来证明火灾对这类复合材料的影响。综上，在优化各领域产品性能的同时，还需考虑到用于实际生产的工序复杂程度、成本以及带来的环境污染等问题。为促进废旧PET再利用的行业发展，在今后的研究当中，以PET的优势为基础，进一步探究废旧PET在新领域的应用，为我国资源节约、能源减排作出重要贡献。弦【参考文献1于洋，张鑫，陈颖，等.废弃聚酯循环利用技术及市场现状浅析.聚酯工业,2 0 2 3,36(0 3):8-12.2U.Thiele，康帅.PET回收：挤压成型过程中的真空去污 J.国际纺织导报,2 0 2 0,4 8(0 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