技术领域
本发明属于复合材料分离技术领域，具体涉及一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂及其配制和使用方法。
背景技术
铝塑复合包装材料是一种由铝箔和塑料复合而成的多层材料，由于其具有优良的避光、阻气、防腐性能，广泛用于食品、化妆品、生活用品的包装。然而，目前我国对铝塑复合包装材料的回收主要方式为填埋和焚烧。填埋时，铝箔会造成土壤重金属污染，塑料降解困难，会破坏该区域的土壤地质，影响生态平衡；而铝塑复合包装材料在焚烧时易产生二噁英气体，对人体有致癌的作用。这不仅造成了环境的污染，还造成了资源的浪费。
铝塑复合包装材料中的铝箔和塑料均采用的是优质原材料，具有很高的回收价值。铝塑复合包装材料的分离和回收不仅有利于缓解当前迫切需要治理的环境问题，而且是应对资源危机的重要举措，有利于不可再生资源的再利用。然而，目前常采用的湿法分离剂，如甲酸、甲苯、氯仿等，均存在挥发性大、毒性大等问题，对操作工人的身体健康造成了严重的危害，并且会污染大气环境。
因此，需要寻找一种新型的无挥发性的分离剂，在具有良好铝塑分离效果的同时，不会对人体和大气造成危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂及其配制和使用方法。该分离剂实现铝塑复合包装材料的分离，解决现有分离剂挥发性大、对人体和大气造成危害的技术问题；其配制方法简单，操作方便；该分离剂使用过程中无刺激性挥发物质生成，分离剂使用温度宽泛，铝塑分离效果好。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，分离剂是以酒石酸为溶质，水为溶剂配制而成的浓度为1～4mol/L的酒石酸溶液。
本发明还公开了一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂的配制方法，包括在60℃～80℃温度下，将酒石酸溶于水配制成浓度为1～4mol/L的酒石酸溶液。
本发明还公开了上述酒石酸铝塑复合包装材料分离剂的使用方法，包括以下步骤：
1)将铝塑复合包装材料放入酒石酸溶液中；
2)在75～90℃下恒温震荡直至将铝塑复合包装材料分离为铝和塑料。
优选地，步骤1)中，酒石酸溶液和铝塑复合包装材料的用量比为(1～10)L:1kg。
优选地，步骤2)中，恒温震荡的处理时间为320～480min。
优选地，步骤2)后还包括冲洗及冲洗后回收铝和塑料的后处理操作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，该分离剂是由酒石酸和水配制而成的浓度为1～4mol/L的酒石酸溶液，该分离剂利于铝塑复合包装材料的完全分离；且选择酒石酸作为铝塑分离剂的主要成分，酒石酸存在于多种植物中﹐是葡萄酒中主要的有机酸之一，并且可以作为食品中添加的抗氧化剂。该分离剂能使塑料和铝箔分离，且分离后的塑料可以完整的回收，并且该分离剂不挥发有害气体，不会对大气和人体造成危害，能实现铝塑复合包装材料的分离，解决现有分离剂挥发性大、对人体和大气造成危害的技术问题。
本发明公开了一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂的配制方法，操作简单，使用方便，适用于工业化生产。
本发明还公开了上述酒石酸铝塑复合包装材料分离剂的使用方法，将铝塑复合包装材料放入酒石酸溶液中，在75～90℃宽泛的温度下恒温震荡直至该分离剂将铝塑复合材料分离成塑料和铝箔。使用该分离剂分离铝塑复合包装材料过程中无刺激性挥发物质生成。
进一步地，分离剂和铝塑复合包装材料的用量比为(1～10)L:1kg，若液料比过低，酒石酸溶液少而铝塑复合包装材料多，酒石酸溶液不能将铝塑复合包装材料完全浸润，影响其分离效果；若液料比过高，虽然分离效果好，但成本升高，不利于工业生产。因此，合适的液料比是分离铝塑复合包装材料时较为关键的因素之一，在该用量比下分离效果好，成本较低，利于工业生产。
进一步地，步骤2)后还包括冲洗及冲洗后回收铝和塑料的后处理操作，便于回收铝和塑料。
附图说明
图1为实施例5中分离出的聚乙烯塑料和市场出售的聚乙烯塑料的红外表征结果对比图，其中I为分离出的聚乙烯塑料；II为市场出售的聚乙烯塑料。
图2为实施例1、3、5中分离出的铝箔表面的SEM图；其中a为实施例5分离出的铝箔；b为实施例3分离出的铝箔；c为实施例1分离出的铝箔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂及其配制和使用方法，其中铝塑复合包装材料为铝和聚乙烯塑料复合包装材料。选择酒石酸作为铝塑分离剂的主要成分，酒石酸的结构式如式(1)所示，是一种二元羧酸。酒石酸作为一种常见的天然固体酸，其两个羧酸根可在水中溶解，并不同程度地电离出氢离子，使溶液呈弱酸性。酒石酸分子量较大，空间位阻大，会在一定程度上影响氢离子与铝箔反应，本发明酒石酸中的两个羧酸电离出的氢离子具有部分腐蚀铝箔的作用，从而可以达到使铝塑复合包装材料中铝和塑料分离得目的。
本发明能实现铝塑复合包装材料的高效分离，解决现有分离剂挥发性大、对人体和大气造成危害的技术问题。该分离剂是以酒石酸为溶质，水为溶剂配制而成的浓度为1～4mol/L的酒石酸溶液。
浓度为1～4mol/L的酒石酸溶液的配制方法：在60～80℃温度下，将酒石酸溶于水配制而成。
使用方法：包括1)称取适量铝塑复合包装材料放入具体实施方式中配制的分离剂，控制分离剂和铝塑复合包装材料的用量比为(1～10)L:1kg，在75～90℃下恒温震荡，经320～480min直至铝箔和塑料完全分离。将分离后的铝和塑料分别用清水冲洗干净，干燥后称取回收后的质量，并计算其回收率。
铝塑复合包装材料回收率，计算公式为：
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量。
所述的铝塑复合包装材料损失率p1，计算公式为：
p1＝1-p。
实施例1
本实施例中的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，为在60℃下配制的浓度为1mol/L的酒石酸溶液；其中，酒石酸溶液的溶质为酒石酸，溶剂为水，
本发明的使用方法是：将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入分离剂3L，放入90℃的恒温振荡反应釜中，480min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。
回收率p及损失率p1计算公式如下：
p1＝1-p
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。
本实施例中的塑料和铝箔的回收率可达75.8％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整的回收，塑料可以完整的回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。
实施例2
本实施例中的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，为在70℃下配制的浓度为2mol/L的酒石酸溶液；其中，酒石酸溶液的溶质为酒石酸，溶剂为水。
本发明的使用方法是：将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入分离剂5L，放入85℃的恒温振荡反应釜中，390min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。
回收率p及损失率p1计算公式如下：
p1＝1-p
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。
本实施例中塑料和铝箔的回收率可达84.3％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整的回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。
实施例3
本实施例中的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，为在70℃下配制的浓度为3mol/L的酒石酸溶液；其中，酒石酸溶液的溶质为酒石酸，溶剂为水。
本发明的使用方法是：将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入分离剂8L，放入80℃的恒温振荡反应釜中，360min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。
回收率p及损失率p1计算公式如下：
p1＝1-p
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。
本实施例中塑料和铝箔的回收率可达81.7％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整的回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。
实施例4
本实施例中的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，为在80℃下配制的浓度为4mol/L的酒石酸溶液；其中，酒石酸溶液的溶质为酒石酸，溶剂为水。
本发明的使用方法是：将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入分离剂1L，放入75℃的恒温振荡反应釜中，430min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。
回收率p及损失率p1计算公式如下：
p1＝1-p
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。
本实施例中塑料和铝箔的回收率可达79.8％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整的回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。
实施例5
本实施例中的一种酒石酸铝塑复合包装材料分离剂，为在80℃下配制的浓度为4mol/L的酒石酸溶液；其中，酒石酸溶液的溶质为酒石酸，溶剂为水。
本发明的使用方法是：将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入分离剂10L，放入90℃的恒温振荡反应釜中，320min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。
回收率p及损失率p1计算公式如下：
p1＝1-p
其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。
本实施例中塑料和铝箔的回收率可达89.1％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整的回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。
红外和SEM表征：
对实施例5中分离出的聚乙烯塑料进行红外表征结果如图1所示，从图1中可以看出，市场出售的聚乙烯塑料的特征吸收峰分别2916cm-1，2857cm-1，1466cm-1，718cm-1；分离后回收的聚乙烯塑料特征吸收峰分别在2916cm-1，2857cm-1，1466cm-1，718cm-1。通过红外分析得出分离得到的聚乙烯塑料，经过酒石酸短时间处理后，与市场出售的聚乙烯塑料相比，谱带归属基本吻合，酒石酸溶液在分离过程中并没有破坏聚乙烯塑料的分子结构，回收后的塑料可经熔融造粒后再次使用。
对实施例5、实施例3和实施例1中分离出的铝箔分别进行SEM表征，结果分别如图2中a、b和c所示，在分离剂的作用下，铝箔的表面和分离剂完全接触，发生化学反应，将界面层的铝箔腐蚀。由于反应时分离剂浓度、温度、液料比的不同，导致铝箔和塑料完全分离的时间也不相同。当铝箔损失率较小时，铝箔表面腐蚀的孔洞较少较小，如图2中a所示；随着铝箔损失率的增加，铝箔表面腐蚀的孔洞增加，如图2中b所示；当铝箔损失率较大时，铝箔表面腐蚀的孔洞较多较大，如图2中c所示。
使用本发明的分离剂能实现铝塑复合包装材料的高效分离，塑料和铝箔的分离率能达到100％，塑料可以完整的回收，铝箔的损失率可以控制在10.9～24.2％，且塑料上无残留铝屑，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化。