一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法技术

本发明专利技术涉及一种新型低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于以废弃PET聚酯(包括PET瓶、PET包装片材、PET纤维和PET纺织品)为原料，以尿素基低共熔溶剂为催化剂，以与PET质量比为0.5：1～20：1的甲醇为溶剂，在催化剂用量为PET质量的0.1％～10％，反应温度为120～200℃，反应时间为10～360min的条件下甲醇醇解PET。该尿素基低共熔溶剂催化甲醇醇解PET的方法具有原料适用性广、催化剂廉价易得、醇解温度低、醇解时间短、PET转化率和DMT单体收率高、产物易分离的特点。

A method of methanol alcoholysis of waste PET polyester catalyzed by low eutectic solvent

【技术实现步骤摘要】
一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法
本专利技术属于高分子降解、绿色催化
，具体涉及一种以低共熔溶剂为催化剂，甲醇醇解回收废旧PET聚酯的方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有质量轻、强度大、透明度高、化学稳定、气密性好等优点而被广泛应用于饮料包装、纤维薄膜、片基材料等领域。2008年我国即已成为世界PET生产、消费的第一大国，占全球一半以上，预计2020年我国PET产量将达到4510万吨。随着PET产业的迅猛发展，伴随而来的是废旧PET的剧增，据统计，2011-2015年期间，我国废旧纺织品累计产生量达1.4亿吨。因此，实现PET生产、回收和利用的良性循环，已经成为PET工业发展面临的重要问题，也受到世界各国的重视与关注。以目前我国PET表观消费量每年近4000万吨计算，10％的废旧PET采用化学回收法进行回收，每年将会节省400万吨PET原料，有效缓解我国PET原料不足的矛盾，对于保护环境，节约资源，可持续发展大有益处。废弃PET再生方法可分为物理回收法和化学回收法，我国物理法回收占90％以上。但是考虑到环境、资源及回收产品质量等情况，化学回收法无疑是废旧PET回收的首选方法。因为物理回收法需历经简单地高温熔融成形，会导致产品质量降级，产生二次污染，且回收次数有限，最终还是会被废弃，不能实现永久循环。化学回收法能够将废旧PET通过化学反应转化为小分子、单体、中间原料或其他产品。该方法不受PET原料来源的限制，PET复合材料或低品质PET废料均可回收，且可多次循环，再生产品质量高，用途广，除了用于PET再聚合，还可以用于生产聚氨酯、不饱和聚酯等产品，从而从根本上实现PET的永久循环。目前，化学法回收PET的途径主要有：热解法、水解法、乙二醇醇解法、甲醇醇解法、其他醇解法和胺/氨解法，其中低共熔溶剂催化废弃PET甲醇醇解，由于低共熔溶剂优异的催化性能，使该反应在较低温度和压力下即可实现，且反应时间短，有效避免了降解过程中有色副产物的产生。即使采用的原料为有色废弃PET，也不会影响PET的甲醇醇解和后续的脱色。因为PET甲醇醇解的产物DMT沸点较PET乙二醇醇解的产物BHET低，且高温稳定性好，易于制得高纯度的DMT产品。此外，尿素基低共熔溶剂，以廉价的尿素作为主要成分，具有制备方法简单方便、原料成本低、对设备腐蚀性小、可生物降解和低毒等特点，便于在工业化上大量推广使用。因此，该低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，不仅可以大幅度降低催化剂的成本，具有催化剂廉价易得特点，而且该方法对PET原料来源的要求低，对原料的适用性广，且该催化剂活性高，致使醇解温度低、醇解时间短、PET转化率和DMT单体收率高、反应后产物易分离，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本专利技术的优点如下：(1)将废弃PET聚酯用于制备再生食品级PET，可解决大量废弃PET对环境和生态造成的污染，保护人类的生存环境；(2)将废弃PET聚酯用于制备再生食品级PET，可降低对石油等不可再生资源的依赖，缓解我国资源紧缺的现状，保证经济的可持续发展；(3)本专利技术采用新型低共熔溶剂作为PET甲醇醇解催化剂，催化剂廉价易得，且催化效率高，反应温度低，反应时间短，产物收率高；(4)本专利技术采用温和条件下甲醇醇解回收PET，对原料的来源要求低，原料的适用性广，产品纯度高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以低共熔溶剂为催化剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，旨在解决目前PET乙二醇醇解法存在的产物脱色困难和甲醇醇解法存在的反应温度高、反应时间长和转化效率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术提出以易于合成且成本低廉的尿素基低共熔溶剂为催化剂，在温和条件下高效快速的催化醇解PET聚酯，实现PET的化学回收新过程。本专利技术的反应方程式如下：一种新型低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于以废弃PET聚酯为原料，以尿素基低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂醇解PET。低共熔溶剂的制备方法特征在于将尿素与醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、醋酸猛、醋酸钴、醋酸铜或醋酸镍的一种或几种按照摩尔比为1:4～12:1的量直接混合后，在60℃～120℃下搅拌1～8h，至得到澄清的溶液为止。所述低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的反应，其特征在于所降解的PET聚酯种类包括PET瓶、PET包装片材、PET纤维和PET纺织品，所用的溶剂为与PET质量比为0.5：1～20：1的甲醇，催化剂的加入量为PET质量的0.1％～10％，反应温度为120～200℃，反应时间为10～360min。反应结束后，PET聚酯的转化率和产物DMT的收率分别按照公式(1)和(2)计算得到：附图说明图1为实施例1制备所得产品的1HNMR图谱；图2为实施例1制备所得产品的13CNMR图谱；图3为实施例1制备所得产品的ESI图谱。具体实施方式下面以具体的实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术的应用不仅局限于实施例所列出的范围。1、不同催化剂对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响实施例1-8将废弃PET瓶片和其质量0.5％的尿素/醋酸锌、尿素/氯化锌、尿素/硫酸锌、尿素/硝酸锌、尿素/醋酸猛、尿素/醋酸钴、尿素/醋酸铜、尿素/醋酸镍低共熔溶剂(尿素与金属盐的摩尔比为4:1)及与其质量比为4:1的甲醇投入到降解釜中，升温至170℃后，反应60min。反应结束后，分析产物DMT和剩余PET的质量，计算得到DMT的收率和PET的转化率。不同催化剂对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响详见表1中序号1-8。表1实施例1～8不同催化剂对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响2、催化剂用量对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响实施例9-12将废弃PET瓶片和其质量0.1％、1％、5％、10％的尿素/醋酸锌低共熔溶剂(尿素与金属盐的摩尔比为4:1)及与其质量比为4:1的甲醇投入到降解釜中，升温至170℃后，反应60min。反应结束后，分析产物DMT和剩余PET的质量，计算得到DMT的收率和PET的转化率。催化剂用量对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响详见表2中序号9-12。表2实施例9～12催化剂用量对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响3、甲醇用量对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解反应的影响实施例13-17将废弃PET瓶片和其质量0.5％的尿素/醋酸锌低共熔溶剂(尿素与金属盐的摩尔比为4:1)及与其质量比为0.5:1、1:1、2:1、6:1或者20:1的甲醇投入到降解釜中，升温至170℃后，反应60min。反应结束后，分析产物DMT和剩余PET的质量，计算得到DMT的收率和PET的转化率。催化剂用量对低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于以废弃PET聚酯为原料，以尿素基低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂，在一定的反应条件下催化醇解PET。/n

【技术特征摘要】
1.一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于以废弃PET聚酯为原料，以尿素基低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂，在一定的反应条件下催化醇解PET。


2.如权利要求1所述的一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于：所述废弃PET聚酯包括PET瓶、PET包装片材、PET纤维和PET纺织品。


3.如权利要求1所述的一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于：所述尿素基低共熔溶剂包括尿素与金属盐摩尔比为1:4～12:1的尿素/醋酸锌、尿素/氯化锌、尿素/硫酸锌、尿素/硝酸锌、尿素/醋酸猛、尿素/醋酸钴、尿素/醋酸铜、尿素/醋酸镍组成的低共熔溶剂。


4.如权利要求1所述的一种低共熔溶剂催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于：所述尿素基低共熔溶剂的制备方法为：将一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锁江，晏冬霞，辛加余，吕兴梅，姚浩余，陈茹茹，刘力菲，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11