Penjanaan Semula dan Penyediaan Filem PET Sisa: Status Terkini, Teknologi dan Prospek（1）
Dengan perkembangan pesat industri elektronik, filem polyethylene terephthalate (PET) memainkan peranan yang amat diperlukan dalam pembuatan pelbagai produk elektronik kerana penebatnya yang sangat baik, ketelusan yang tinggi, sifat mekanikal yang baik dan kestabilan kimia. Aplikasi ini termasuk kapasitor seramik berbilang lapisan (MLCC), papan litar fleksibel, paparan kristal cecair dan banyak lagi. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan pesat industri elektronik, penjanaan filem sisa PET telah meningkat dari hari ke hari. Jika filem buangan ini tidak dilupuskan dengan betul, ia bukan sahaja akan menyebabkan pembaziran sumber yang besar tetapi juga membebankan alam sekitar. Oleh itu, mencapai penjanaan semula yang cekap dan penyediaan filem PET buangan dalam industri elektronik adalah sangat luas dan penting untuk menggalakkan pembangunan mampan industri elektronik, mengurangkan tekanan sumber, dan mengurangkan pencemaran alam sekitar.
Sumber dan Ciri Filem PET Sisa dalam Industri Elektronik
Sumber Pelbagai
Dalam industri elektronik, sisa filem PET berasal dari pelbagai sumber:
Pengeluaran MLCC: Filem PET digunakan untuk membentuk kepingan dielektrik, menghasilkan pemangkasan tepi yang besar dan bahan terbuang selepas pembuatan.
Pembuatan papan litar fleksibel: Sebagai bahan substrat, filem PET menghasilkan sisa akibat proses pemotongan, kecacatan proses atau ketidaksempurnaan lain.
Fabrikasi paparan kristal cecair (LCD): Filem PET digunakan dalam komponen seperti polarizer dan filem peresap, dengan produk yang rosak dan keratan semasa pengeluaran menyumbang kepada pengumpulan sisa.
Ciri-ciri Kompleks dan Unik
Berbanding dengan filem PET biasa, filem PET buangan dalam industri elektronik mempamerkan sifat yang berbeza:
Pendedahan kepada pelbagai bahan kimia dan teknik pemprosesan khas dalam pembuatan elektronik boleh membawa kepada pencemaran oleh kekotoran logam, bahan pencemar organik dan struktur berkait silang yang berbeza-beza darjah.
Sebagai contoh, sisa PET daripada pengeluaran MLCC mungkin melekat pada zarah oksida logam akibat sentuhan dengan buburan seramik.
Sisa PET daripada papan litar fleksibel mungkin mengekalkan bahan organik seperti sisa fotoresist daripada proses litografi dan goresan.
Ciri-ciri kompleks ini menimbulkan cabaran besar kepada penjanaan semula dan penyediaan filem PET sisa.
Teknologi Penjanaan Semula dan Penyediaan untuk Filem PET Sisa
Teknologi Kitar Semula Fizikal
Membersih dan Menghancurkan
Proses pembersihan bertujuan untuk mengeluarkan habuk permukaan, kotoran minyak, dan kekotoran larut lain daripada sisa filem PET. Kaedah biasa termasuk mencuci alkali, mencuci asid, dan pembersihan pelarut organik:
Pencucian alkali berkesan menghilangkan kotoran minyak.
Pencucian asid melarutkan kekotoran logam separa.
Pembersihan pelarut organik adalah penting untuk menyingkirkan bahan pencemar organik.
Penghancuran melibatkan memecahkan filem PET yang dibersihkan kepada serpihan saiz tertentu menggunakan penghancur, memudahkan pemprosesan seterusnya. Dalam amalan, pemilihan reagen pembersihan dan peralatan penghancur mesti disesuaikan dengan tahap pencemaran dan ciri-ciri filem sisa untuk memastikan pembersihan menyeluruh dan saiz zarah yang seragam.
Penyemperitan cair
Serpihan PET yang dihancurkan dipanaskan di atas takat leburnya (biasanya 250–260°C) untuk membentuk leburan, yang kemudiannya disemperit melalui penyemperit, diikuti dengan penyejukan dan pelletizing untuk menghasilkan pelet PET yang dijana semula.
Bahan tambahan seperti pemplastik dan antioksidan sering digabungkan untuk meningkatkan sifat PET yang dijana semula. Sebagai contoh, pemplastik meningkatkan fleksibiliti, manakala antioksidan meningkatkan kestabilan terma.
Walau bagaimanapun, degradasi rantai molekul PET mungkin berlaku semasa proses ini, mengurangkan prestasi produk. Kawalan ketat suhu pemprosesan, masa dan kelajuan putaran skru adalah penting untuk meminimumkan degradasi.
Polikondensasi Keadaan Pepejal (SSP)
SSP ialah kaedah utama untuk meningkatkan berat molekul dan prestasi PET yang dijana semula. Pelet PET yang dijana semula dirawat haba pada suhu di bawah takat lebur (biasanya 200–220°C) di bawah suasana gas lengai.
Melalui SSP, tindak balas polikondensasi antara rantai molekul PET meningkatkan berat molekul, dengan itu meningkatkan kekuatan dan rintangan haba PET yang dijana semula.
Cabaran termasuk masa pemprosesan yang panjang dan keperluan ketat untuk kedap udara peralatan dan ketepatan kawalan suhu.
Teknologi Kitar Semula Bahan Kimia
Alkohol
Alkohol melibatkan tindak balas filem PET sisa dengan alkohol (cth, etilena glikol, propilena glikol) di bawah pemangkin untuk menguraikan PET kepada monomer atau oligomer seperti bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET).
Ambil etilena glikol alkoholisis sebagai contoh: suhu tindak balas dikawal pada 180–220°C, dengan pemangkin seperti zink asetat atau tetrabutyl titanate. Selepas tindak balas, BHET diasingkan melalui penapisan dan penyulingan, kemudian ditapis untuk sintesis semula PET.
Kaedah ini berkesan membuang kekotoran untuk mendapatkan bahan terjana semula ketulenan tinggi tetapi memerlukan keadaan tindak balas yang keras dan peralatan tahan kakisan.
Hidrolisis
Hidrolisis menguraikan sisa filem PET kepada asid tereftalat (PTA) dan etilena glikol menggunakan air di bawah suhu dan tekanan tinggi, dikategorikan kepada hidrolisis berasid, beralkali dan neutral:
Hidrolisis berasid: Menggunakan asid kuat (cth, asid sulfurik, asid hidroklorik) sebagai pemangkin, menampilkan kadar tindak balas yang cepat tetapi kakisan peralatan yang teruk.
Hidrolisis alkali: Menggunakan bes kuat (cth, natrium hidroksida, kalium hidroksida), dengan pemisahan produk yang mudah tetapi memerlukan peneutralan seterusnya.
Hidrolisis neutral: Beroperasi di bawah suhu/tekanan tinggi tanpa mangkin asid/bes, mesra alam tetapi memerlukan keadaan yang lebih ketat dan pelaburan peralatan yang lebih tinggi.
Hidrolisis sepenuhnya mengurai PET, dengan produk yang boleh digunakan secara langsung untuk sintesis PET, tetapi mengalami penggunaan tenaga yang tinggi dan proses pemisahan/pemurnian yang kompleks.
Pirolisis
Pirolisis memanaskan sisa filem PET pada suhu tinggi (400–600°C) dalam persekitaran bebas oksigen atau kekurangan oksigen, menyebabkan penguraian terma kepada molekul kecil seperti sebatian aromatik (benzena, toluena, xilena) dan olefin/alkana.
Produk pirolisis boleh digunakan sebagai bahan mentah kimia, membolehkan kitar semula filem PET sisa berorientasikan tenaga. Walau bagaimanapun, campuran produk yang kompleks menimbulkan cabaran untuk pengasingan/pemurnian, dan gas berbahaya mungkin memerlukan sistem rawatan gas ekor yang lengkap.
Penerokaan Teknologi Kitar Semula Novel
Kitar Semula Elektrokatalitik
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kitar semula elektrokatalitik telah muncul. Sebagai contoh, pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Zhao Yixin dari Universiti Shanghai Jiao Tong menggunakan teknologi elektrokatalitik untuk menukar secara selektif etilena glikol dalam hidrolisis PET kepada asid formik pada suhu dan tekanan bilik, sambil menghasilkan hidrogen bersama di katod.
Teknologi ini menggunakan elektrik boleh diperbaharui sebagai input tenaga, menyediakan laluan baharu untuk penukaran sumber filem PET sisa. Kecekapan dan selektiviti boleh dipertingkatkan dengan mengoptimumkan bahan elektrod dan keadaan tindak balas.
Pada masa ini, kitar semula elektrokatalitik kekal dalam peringkat penyelidikan makmal, dengan cabaran teknikal untuk perindustrian, seperti kestabilan elektrod dan reka bentuk sistem berskala besar.
Gabungan Biodegradasi dan Sintesis
Sesetengah mikroorganisma merembeskan enzim yang merendahkan PET. Menggunakan mikroorganisma ini atau enzimnya, filem PET sisa dipecahkan kepada molekul kecil, yang kemudiannya dibiosintesis menjadi PET atau bahan berasaskan bio lain.
Pendekatan ini menawarkan kelebihan seperti keramahan alam sekitar dan keadaan tindak balas yang ringan, tetapi mengalami kadar biodegradasi yang perlahan dan peraturan biosintesis yang kompleks. Ia masih dalam peringkat penerokaan, memerlukan kajian mendalam tentang mekanisme metabolik mikrob dan pengoptimuman proses biosintesis.
Aplikasi PET Dijana Semula dalam Industri Elektronik
Penggantian Bahan Separa Dara
Selepas beberapa siri pemprosesan, sifat PET yang dijana semula dipertingkatkan dengan ketara, membolehkannya menggantikan bahan PET dara dalam industri elektronik pada tahap tertentu. PET yang dijana semula telah digunakan secara meluas dalam komponen produk elektronik dengan keperluan prestasi yang agak rendah, seperti bahan pembungkusan elektronik biasa dan selongsong beberapa peranti elektronik.
Sebagai contoh, kotak pembungkusan produk elektronik tertentu yang diperbuat daripada PET yang dijana semula bukan sahaja mengurangkan kos tetapi juga mengurangkan pergantungan kepada sumber dara.
Dalam pembuatan selongsong peranti elektronik, menambah bahan penguat dan bahan tambahan yang sesuai membolehkan PET yang dijana semula memenuhi keperluan untuk kekuatan dan rintangan haba, mencapai pembuatan selongsong hijau.
Peluasan kepada Medan Aplikasi Baharu
Dengan penambahbaikan dan inovasi berterusan dalam sifat PET yang dijana semula, skop aplikasinya dalam industri elektronik berkembang secara beransur-ansur. Dalam bidang elektronik yang baru muncul seperti peranti boleh pakai dan peranti elektronik fleksibel, PET yang dijana semula dijangka menjadi bahan asas yang penting kerana fleksibiliti dan kebolehprosesannya yang sangat baik.
Sebagai contoh, dalam komponen peranti boleh pakai seperti substrat papan litar fleksibel dan filem pelindung paparan, bahan PET yang dijana semula boleh memanfaatkan kelebihannya untuk mencapai pembangunan produk yang ringan dan mampan.
Sementara itu, dalam peranti elektronik yang memerlukan prestasi perisai elektromagnet, mengubah suai PET yang dijana semula melalui rawatan khas (cth, menambah pengisi konduktif) boleh menghasilkan bahan dengan fungsi pelindung elektromagnet, memperluaskan julat aplikasi PET yang dijana semula.
