بازيافت نايلون

مرجع پلیمر در بازار ایران : بيشترين كاربرد نايلون ها به عنوان الياف است كه تقريبا يك سوم محصولات نايلون را تشكيل مي دهند. به دلیل خواص پوششي سخت و آساني در رنگرزي استفاده اصلي از الياف نايلوني بيشتر براي توليد فرش مي باشد. بيش از 40 درصد پلي آميد 6 و6،6 كه توليد مي شود براي ساخت فرش استفاده مي شود.

از الياف نايلوني براي توليد پوشاك  مخصوصا در لباساي كش باف هم استفاده مي شود. هم چنين دامنه وسیعی از کاربرد نایلون ها برای صنعت مهندسی است که این کاربردها بیشتر شامل قسمت هایی که برای قطعات خودرو استفاده می شود.

در اروپا فضایی که سالیانه ضایعات فرش را دور می ریختند این قدر کافی بوده که بتواند مساحتی به اندازه زمین فوتبال را بپوشاند. اخیرا این ضایعات (تقریبا 70%) را داخل حفره های زمین می کنند یا به داخل incinerator می فرستند.

در بازیافت نایلون با دو مشکل مواجه هستیم: یکی از مشکل های اصلی جداسازی الیاف از مواد پخته که اغلب مخلوطی از پلی پروپیلن و لاتکس می باشد و مشکل دیگر شناسایی پلیمر می باشد چون هر نوع از آن ها فرمولاسیون متفاوتی دارند و فرش های استفاده شده آلوده هستند و جمع آوری و بازیافت آن ها مشکل است.

نایلون های بازیافتی با نایلون های اولیه و دیگر مشتقات مخلوط می شوند و برای تولید فرش های الیافی جدید، قطعات خودرو، عایق صدا در سطح راه آهن، فیلر در بتن، کف پوش های صنعتی و…استفاده می شود.

بازيافت فيزيکی نايلون ها

این نوع از بازیافت از کیفیت بالایی برخوردار نیست و محصولاتش ديگر مناسب استفاده برای بازیافت مجدد نيست، به همین دلیل بیشتر ترجیح داده می شود از بازیافت شیمیایی استفاده شود.

شکل 1- فرآیند بازیافت فیزیکی نایلون

بازيافت شيميايي نايلون ها

بازیافت پلی آمید 6 به راحتی از طریق پلیمریزه کردن کاپرولاکتام با کیفیت خوب و حتی مناسب برای بازیافت مجدد بدست می آید ولی بازیافت پلی آمید 6،6 به راحتی پلی آمید 6 نیست.

شکل2- فرآیند بازیافت شیمیایی نایلون

از هر 10 تن ضایعات فرشی که تولید می شود 8/0 تن آن برای تولید پلی آمید 6 و یک تن آن برای پلی آمید 6،6 استفاده می شود.

دیگر مواد ضایعاتی حاصل از بازیافت می تواند به عنوان قرص های سوختی در قدرت سوختن ایستگاه های زغال سنگ استفاده شود.

انواع بازيافت شيميايي نايلون ها

فرآیندهایی که برای بازیافت شیمیایی پلی آمیدها استفاده می شود:

• هیدرولیز پلی آمید 6: کاپرولاکتام با جریانات بخار جا به جا می شود و تقطیر می شود.
• هیدرولیز پلی آمید 6،6: هگزا متیلن دی آمین( (HMDبه وسیله ی ایزوپروپانول استخراخ می شود و آدپیک اسید از سدیم آدیپات در طول الکترولیز باز یافت می شود.
• آمینولیز مخلوطی از پلی آمید 6 و 6،6: که مخلوطی از HMD، آدیپونیتریل ((ADN، کاپرولاکتام و آمینو کاپرولاکتام بدست می آید سپس هیدروژنه می شود تا HMD خالص بدست آید. این فرآیند در دما وفشار بالا انجام می شود.

از بین فرآیندهای ذکر شده فرآیندی که در فاز بخار انجام می شود ترجیح داده می شود (مانند هیدرولیز پلی آمید 6 و آمینولیز مخلوطی از پلی آمید 6 و 6،6) چون این روش آسان تر و هزینه پایین تری در طول استخراج، جداسازی و خالص سازی دارد.

در آمینو لیز پلی آمید 6،6 احتمال تشکیل قیر در در اثر تخریب گرمایی وجود دارد.

مراحل دپليمريزه کردن پلی آميد 6،6

دپلیمریزه کردن پلی آمید 6،6 تحت دما و فشاربالا بدون تخریب گرمایی در دو مرحله انجام می شود:

1- آمینولیز پلی آمید 6،6

ابتدا یک گرم پودر پلی آمید 6،6 را با دانه های شیشه ای کروی مخلوط می کنند و همرا با پشم شیشه وارد راکتور سیلندری می شود. سپس n- بوتیل مایع به راکتور در دمای 300 و فشار Mpa 5 تزریق می شود. ثابت نگه داشتن فشار توسط شیرهایی که مسئول دریچه کنترل بخار هستند انجام می شود. محصولات منومری تبخیری در رسیور متراکم می شوند و در همین رسیورها نگه داری می شوند تا توسط کرو ماتوگرافی مایع آنالیز شوند.

بعد از 90 دقیقه حدود 52% پلی آمید 6،6 دپلیمریزه می شود و 60% از  آن تبدیل به هگزا متيلن دي آمين((HMD و N، Nدی بوتیل آدیپامید ( (DBADAمی شود( 40% محصولات فرار باقی مانده الیگومرها هستند که به راحتی جدا می شوند)

شکل3- واکنش آمینولیز پلی آمید 6،6

شکل4- آمینولیز پلی آمید 6،6 در یک راکتور سیلندری کوچک

(1-Gas bottle (Butylamine) 2-Refrigerant circuit 3-Cooling circuit 4-Pump 5-Valve               6-Heat exchanger 7-Oven 8-Cylindrical reactor 9-Valve 10-Contact breacher 11-Valve 12-Throttle valve 13-Cool receiver 14-Liquid nitrogen)

2 – آمینولیز N ,N دی بوتیل آدیپامید(DBADA)

100 گرم از DBADA با 42 گرم از یک کاتالیست مخلوط می کنند و وارد یک jaketed autoclave می کنند و سپس آمونياك مايع تزريق مي شود(دما 300-280 و فشار Mpa 5). واکنش با آزاد شدن ADN و n – بوتیل آمین همراه است. به خاطر واکنش جانبی حدود 50% AND بازیافت می شود.

شکل5- واکنش آمینولیز N ,N دی بوتیل آدیپامید

شکل6- آمینولیز N ,N دی بوتیل آدیپامید در یک اتوکلاو کوچک

(1-Gas bottle(Ammonia) 2-Pump 3-Nitrogen 4-Pre heater 5-Jacketed autoclave                     6-Discharge valve 7-Impeller 8-Valve 9&10-two successive receivers)