專利名稱：一種新型廢舊易拉罐回收技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢舊易拉罐新型回收技術(shù)，具體為以廢舊鋁制易拉罐為 原材料，利用靜電紡絲法制備無機(jī)納米氧化鋁纖維非織造材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在利用的廢鋁中，廢易拉罐的利用還處在初級階段。據(jù)了解，我國年生
產(chǎn)易拉罐100億支，消耗3004合金18萬噸。易拉罐是一種常用的消耗品， 用過即廢。據(jù)悉，我國每年至少產(chǎn)生8萬噸廢易拉罐，另外還進(jìn)口一部分廢 易拉罐，總量可達(dá)20萬噸以上。易拉罐所用材料是一種檔次較高的鋁合金， 但由于技術(shù)落后，廢易拉罐全部被降級使用。
我國是世界上廢舊易拉罐回收率最高的國家，幾乎沒有浪費(fèi)，同時(shí)，我 國又是世界上廢舊易拉罐利用檔次較低的國家，回收的廢易拉罐(包括進(jìn)口 的廢易拉罐)都被降低檔次使用。同時(shí)，由于許多企業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)差，技術(shù)水 平低，造成環(huán)境污染嚴(yán)重，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差的狀況。目前國內(nèi)對廢易拉 罐的利用途徑有以下幾種l.直接熔煉成粗鋁錠把廢舊易拉罐在熔煉爐中
混煉，最終得到一種類似于熟鋁的金屬錠，這種雜鋁錠有時(shí)在市場上假冒純
鋁錠，影響極壞；2.用于冶煉某些牌號合金 一些比較規(guī)范的企業(yè)在熔煉鑄 造鋁合金時(shí)，需要加入一些純鋁錠調(diào)整成分，但往往會(huì)增加合金的鎂含量， 此種辦法對生產(chǎn)含鎂較高的合金比較實(shí)用；3.與其他廢熟鋁混煉，生產(chǎn)雜鋁 錠；4.制造成煉鋼的脫氧劑；5.生產(chǎn)鋁粉將廢易拉罐在旋轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)窯中 進(jìn)行脫漆處理，然后進(jìn)行加工，生產(chǎn)低級鋁粉。涉及廢舊易拉罐回收專利有
ZL 200510037450. 9， ZL 200510037451. 3， ZL 200610095103. 6。因此，探索
一種新廢舊易拉罐回收利用技術(shù)將會(huì)有很高的環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)效益。
氧化鋁纖維是一種新型無機(jī)材料，是當(dāng)今國內(nèi)外最新型的超輕質(zhì)高溫耐 火材料，該產(chǎn)品具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、好的抗化學(xué)侵蝕能力、低的導(dǎo)熱率、
耐磨性及抗氧化性等特點(diǎn)，由于氧化鋁(A1203 )具有多種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中 a -A1A具有優(yōu)異的耐高溫及高溫力學(xué)性能，是優(yōu)良的燒結(jié)爐的襯里及高溫過 濾材料；而Y-八1203具有比表面積大，反應(yīng)活性高的特點(diǎn)，可用于石油裂化、 汽車尾氣凈化催化劑及其載體材料，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
目前國外已有很多公司生產(chǎn)各種型號的高性能氧化鋁纖維。英國ICI公 司采用卡內(nèi)門法生產(chǎn)商品名為Saffil的氧化鋁短纖維，直徑在3um左右， 其使用溫度可達(dá)1200 160(TC，己開始應(yīng)用在工業(yè)燒結(jié)爐的襯里上。美國杜 邦公司采用淤漿法生產(chǎn)FP氧化鋁纖維，氧化鋁含量為99. 9%[Lavaste V， Berger M H， Bunsell A R et al. Microstructure and mechanical characteristies of alpha-alumina based fiber. J. Mat. Sci. . 1995. (30) :4215]。美國3M公司通過溶膠-凝膠法生產(chǎn)Nextel系列氧化鋁纖維。[Das G， Pratt, Whitney. Stablity of polyerystalline Nextel 720 fiber. Ceram. Eng. Sci. Proc.， 1996. 17(4) :45]日本住友化學(xué)公司采用預(yù)聚合法生產(chǎn) Altex氧化鋁纖維，其組分為八1203、 SiOjQB203。我國中科院山西煤炭研究所 采用膠體工藝法，將鋁鹽制成溶液，加熱收縮，制成紡絲膠體，然后在特定 條件下成纖和熱處理，獲得多晶氧化鋁纖維。廈門大學(xué)科研處釆用鋁金屬鹽 為原料，首先合成具有紡絲性能的氧化鋁溶膠，并由此干紡得到氧化鋁凝膠 纖維，熱處理和高溫?zé)Y(jié)后獲得氧化鋁纖維。
但上述方法加工的氧化鋁纖維直徑基本都在幾微米到幾十毫米左右，纖 維直徑較粗。隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)，國內(nèi)外的學(xué)者在納米氧化鋁研究方面作 了許多的研究，但目前大都是通過物理及化學(xué)方法制備納米氧化鋁顆?；蚣{ 米線，而在準(zhǔn)一維納米氧化鋁纖維方面研究較少。納米材料是物質(zhì)在納米尺 度上一種特殊結(jié)構(gòu)，具有特殊的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效 應(yīng)，它在光電材料、生物材料、過濾材料、催化及其載體材料等方面具有十分
廣泛的應(yīng)用前景。
靜電紡絲是目前制備納米纖維的最有效技術(shù)之一，其核心是使帶電的紡 絲溶液或熔體在電場中流動(dòng)與變形，然后經(jīng)溶劑的蒸發(fā)或熔體冷卻而固化， 得到纖維狀物質(zhì)。到目前為止，已有許多高分子材料都成功地通過靜電紡絲
制得了納米纖維[Doshi J. ， Reneker D. H. Electrospirming process and applications of electrospun fibers. Journal of Electrostatics ， 1995， 35: 151.]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種廢舊易拉罐回收利用技術(shù)，具體為 以廢舊鋁制易拉罐為原料開發(fā)種氧化鋁納米纖維非織造材料及其制備技術(shù)， 該材料是一種比表面積高、熱穩(wěn)定性好以及力學(xué)性能優(yōu)良的催化劑及其載體 材料和耐高溫過濾材料；此外，該材料還可以廣泛應(yīng)用在航天飛機(jī)、高溫鍋 爐隔熱材料、增強(qiáng)復(fù)合材料等等領(lǐng)域。
本發(fā)明解決所述的廢舊易拉罐回收技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種新 型廢舊易拉罐回收技術(shù)，包括如下步驟
(1) 粉碎將易拉罐用機(jī)械法粉碎。
(2) 氯化鋁溶液制備將處理過的細(xì)鋁片放入鹽酸中，經(jīng)過濾制備一定 濃度的氯化鋁溶液。
(3) 紡絲液配制將聚乙烯吡咯烷酮倒入盛有乙醇溶劑中，高速攪拌至 完全溶解，制得一定濃度的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，然后將上述氯化鋁溶液 與其混合，攪拌，即可得到紡絲液。
(4) 氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維非織造布制備將制得的溶膠凝 膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在一定的電壓、擠出速度以及接收距離等條 件下靜電紡絲，得到氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維非織造布。
(5) 納米氧化鋁纖維膜制備將上述氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維
膜放置于馬弗爐中，在高溫下煅燒一定時(shí)間，制得納米氧化鋁纖維非織造布。 所述的易拉罐主要為各種飲料、啤酒用鋁制易拉罐。
所述的聚乙烯吡咯垸銅/乙醇溶液濃度為5 wt% 8 wt%，優(yōu)選6%，所述 聚乙烯吡咯烷酮粘均分子量范圍為60萬 130萬，優(yōu)選90萬；所述氯化鋁 水溶液濃度范圍為10wt% 30wt%，優(yōu)選20%;所述溶膠凝膠紡絲液中聚乙烯 吡咯垸酮與氯化鋁重量比為3:1 1:1，優(yōu)選2:1。
所述氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維非織造布制備，其特征在于紡絲工 藝為工藝紡絲電壓為25kV 35kV，擠出速度為lml/min 10ml/min,接收距 離為10cm 20cm。
所述的氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜煅燒溫度為45(TC 1100。C 下，煅燒時(shí)間為lh 5h。
所述的納米氧化鋁纖維非織造布，其特征在于組成該非織造布為100%納 米氧化鋁纖維。所述的氧化鋁纖維直徑范圍在50nm 200nm之間。
所述的納米氧化鋁纖維膜材料，其特征在于組成該膜材料的氧化鋁纖維 可以是無定型、Y型或a型。
所述的納米氧化鋁纖維膜可應(yīng)用于催化劑載體、電池隔膜、高溫過濾以 及高溫爐襯里材料等領(lǐng)域。
本發(fā)明的納米氧化鋁纖維非織造材料，根據(jù)用途需要，可設(shè)計(jì)相應(yīng)的氧 化鋁晶型，并采用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ǘ刂萍{米纖維尺度。通過采用掃描電子 顯微鏡(美國)、紅外分光光度計(jì)，X-射線衍射對對納米氧化鋁纖維進(jìn)行進(jìn)行 測試，結(jié)果表明，氯化鋁/聚乙烯吡咯垸銅有機(jī)無機(jī)雜化纖維在45(TC、 900°C 和IIO(TC連續(xù)煅燒5h，分別得到無定型A1203、 Y-A1A和(141203納米纖維 膜。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明，但本發(fā)明的適用范圍不受其限制
實(shí)施例h
將易拉罐用機(jī)械法粉碎，將鋁片放入鹽酸中，制備氯化鋁溶液。取粘均
分子分子量為60萬的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有57ml乙醇溶劑中，高速攪 拌至完全溶解，制得濃度為5%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制10ml濃度 10%的氯化鋁溶液，然后將兩者溶液混合并高速攪拌1小時(shí)，得到溶膠凝膠靜 電紡絲液；將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在電壓為25 kV， 擠出速度為10ml/min，接收距離為10cm條件下靜電紡絲成氯化鋁/聚乙烯吡 咯垸酮納米纖維膜；最后將制備的氯化鋁/聚乙烯吡咯垸酮納米纖維膜放置于 馬弗爐中，以50。C/h速度升溫至IOO'C，烘干5h。 實(shí)施例2:
將易拉罐用機(jī)械法粉碎，將鋁片放入鹽酸中，制備氯化鋁溶液。取粘均 分子分子量為90萬的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有47ml乙醇溶劑中，高速攪 拌至完全溶解，制得濃度為6%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制8ml濃度20% 的氯化鋁溶液，然后將兩者溶液混合并高速攪拌1小時(shí)，得到溶膠凝膠靜電紡 絲液；將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在電壓為30 kV，擠 出速度為5ml/min，接收距離為10cm條件下靜電紡絲成氯化鋁/聚乙烯吡咯 烷酮納米纖維膜；最后將制備的氯化鋁/聚乙烯吡咯垸酮納米纖維膜放置于馬 弗爐中，以50。C/h速度升溫至45(TC，煅燒5h，獲得無定型納米氧化鋁纖維 膜。
實(shí)施例3:
將易拉罐用機(jī)械法粉碎，將鋁片放入鹽酸中，制備氯化鋁溶液。取粘均 分子分子量為110萬的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有40ml乙醇溶劑中，高速 攪拌至完全溶解，制得濃度為7%的聚乙烯吡咯垸酮乙醇溶液。配制8ml濃度 20%的氯化鋁溶液，然后將兩者溶液混合并高速攪拌1小時(shí)，得到溶膠凝膠靜 電紡絲液；將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在電壓為30 kV， 擠出速度為8ml/min，接收距離為15cm條件下靜電紡絲成氯化鋁/聚乙烯吡 咯烷酮納米纖維膜；最后將制備的氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜放置于
馬弗爐中，以50'C/h速度升溫至90(TC，煅燒5h，獲得Y型納米氧化鋁纖維膜。
實(shí)施例4:
將易拉罐用機(jī)械法粉碎，將鋁片放入鹽酸中，制備氯化鋁溶液。取粘均 分子分子量為130萬的聚乙烯吡咯烷酮3g倒入盛有34. 5ml乙醇溶劑中，高 速攪拌至完全溶解，制得濃度為8%的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液。配制7ml濃 度30%的氯化鋁溶液，然后將兩者溶液混合并高速攪拌1小時(shí)，得到溶膠凝膠 靜電紡絲液；將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在電壓為35 kV， 擠出速度為lml/min，接收距離為20cm條件下靜電紡絲成氯化鋁/聚乙烯吡 咯烷酮納米纖維膜；最后將制備的氯化鋁/聚乙烯吡咯垸酮納米纖維膜放置于 馬弗爐中，以5(TC/h速度升溫至1100。C，煅燒5h,獲得a型納米氧化鋁纖 維膜。
權(quán)利要求
1. 一種新型廢舊鋁制易拉罐回收方法，包括如下步驟(1)粉碎將易拉罐用機(jī)械法粉碎；(2)氯化鋁溶液制備將處理過的細(xì)鋁片放入鹽酸中，經(jīng)過濾制備一定濃度的氯化鋁溶液；(3)紡絲液配制將聚乙烯吡咯烷酮倒入盛有乙醇溶劑中，高速攪拌至完全溶解，制得一定濃度的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，然后將上述氯化鋁溶液與其混合，攪拌，即可得到紡絲液；(4)氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維非織造布制備將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在一定的電壓、擠出速度以及接收距離等條件下靜電紡絲，得到氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維非織造布；(5)納米氧化鋁纖維膜制備將上述氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜放置于馬弗爐中，在高溫下煅燒一定時(shí)間，制得納米氧化鋁纖維非織造布。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的鋁制易拉罐回收方法，特征在于所述聚 乙烯吡咯烷銅/乙醇溶液濃度為5 wt% 8 wt%，所述聚乙烯吡咯烷酮粘均分子 量范圍為60萬 130萬；所述氯化鋁水溶液濃度范圍為10wt% 30wt%,所述 溶膠凝膠紡絲液中聚乙烯吡咯烷酮與氯化鋁重量比為3: 1 1: 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的鋁制易拉罐回收方法，特征在于步驟5 的氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜煅燒溫度為450°C 1100°C，煅燒時(shí)間 為lh 5h。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的鋁制易拉罐回收方法，特征在于步驟5 制得的所述的納米氧化鋁纖維非織造布，為100%納米氧化鋁纖維，氧化鋁纖 維直徑范圍在50nm 200nm之間，可以是無定型、y型或a型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用廢舊鋁制易拉罐制備納米氧化鋁纖維膜材料的制備技術(shù)，包括1.利用廢舊易拉罐制得氯化鋁水溶液。2.溶膠凝膠靜電紡絲液配置，配制聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液，將其與一定濃度氯化鋁水溶液與其混合。3.靜電紡絲將制得的溶膠凝膠紡絲液注入靜電紡絲裝置中，在一定條件下靜電紡絲成氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜。4.煅燒，最后將制備的氯化鋁/聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜放置于馬弗爐中，在一定溫度下煅燒，獲得γ型或α型納米氧化鋁纖維膜。本發(fā)明易拉罐回收利用率高，成本低，制備的納米氧化鋁纖維膜材料是一種比表面積高、熱穩(wěn)定性好以及力學(xué)性能優(yōu)良的催化劑及其載體材料和耐高溫過濾材料；此外，該材料還可以廣泛應(yīng)用在航天飛機(jī)、高溫鍋爐隔熱材料、增強(qiáng)復(fù)合材料、電池隔膜等領(lǐng)域。
文檔編號D04H13/00GK101392413SQ200810152558
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者付文麗, 任元林, 康衛(wèi)民, 李全祥, 程博聞, 陳幫烈 申請人:天津工業(yè)大學(xué)