專利名稱：鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及綠色、清潔催化技術(shù)領(lǐng)域，具體指鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸
乙二醇酯的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料、橡膠、纖維三大人工合成材料得到了廣泛應(yīng)用，這類 高聚物制品已與人們的日常生活密切相關(guān)。越來越多的廢舊塑料被人們當(dāng)作垃圾扔掉，據(jù) 統(tǒng)計，全世界每年丟棄的廢塑料制品已達8000萬噸。這些不能自然降解的塑料垃圾不僅 嚴(yán)重污染環(huán)境，而且造成極大的資源浪費。作為聚酯中主要原料的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)是一種線型熱塑性聚合物。PET在較寬的溫度范圍內(nèi)能夠保持優(yōu)良的物理性能和力 學(xué)性能，其耐疲勞性、耐摩擦性和耐老化性優(yōu)異，電絕緣性突出，對大多數(shù)有機溶劑和無機 酸穩(wěn)定，而且生產(chǎn)能耗低，加工性良好，因而一直被廣泛用作塑料包裝瓶、薄膜、醫(yī)藥、感光 膠片、裝飾材料及合成纖維等。PET瓶具有相對恒定的容積，使用過的PET瓶易分類，其廢料 回收價值高，這使PET的回收具有可行性。PET瓶的高消費量是其日益增加回收率的主要驅(qū) 動力。廢舊PET飲料瓶的再生利用，不但可以減少環(huán)境污染，而且可以變"廢"為"寶"，其回 收利用具有重要意義。 PET聚酯的回收方法有物理回收和化學(xué)回收兩種。物理回收法是將廢PET瓶經(jīng)過 分離、破碎、洗滌及干燥處理進行再造粒的方法。物理方法工藝流程簡單，成本較低，但用物 理方法處理過的PET聚酯仍會含有一定量的雜質(zhì)，且在回收過程中會劣化產(chǎn)品性能，使其 不能直接用于食品包裝。化學(xué)回收是將固態(tài)的聚合物材料解聚，轉(zhuǎn)化為較小的分子、中間原 料或是直接轉(zhuǎn)化為單體的過程。二元醇類有機溶劑醇解PET聚酯是其化學(xué)回收的重要方法 之一，該反應(yīng)的反應(yīng)溫度一般為180 25(TC，壓力為0. 1 0. 6MPa，二元醇與PET重復(fù)單 元摩爾比為4 : 1，反應(yīng)時間為6 8h，得到的單體可以直接用于纖維級聚酯和聚氨酯的生 產(chǎn)。為加快反應(yīng)速度，反應(yīng)過程中需加入催化劑。目前所用的醇解PET聚酯的催化劑有醋 酸鹽、固體超強酸、鈦酸鹽等。本發(fā)明開發(fā)出一種新型、反應(yīng)條件溫和、催化活性高、單體選 擇性高、可循環(huán)使用、環(huán)境友好的催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研究以鐵磁性物質(zhì)為催化劑、以二元醇為溶劑，在溫和的反應(yīng)條件下，實現(xiàn)
快速、高效、高選擇性地降解PET聚酯。 本發(fā)明的反應(yīng)通式為(以乙二醇作溶劑為例) <formula>formula see original document page 3</formula> 所用聚對苯二甲酸乙二醇酯的分子量為1. 8 7. 5X 104g/mol。
醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯所用溶劑為乙二醇、二乙二醇、丙二醇或丁二醇中的 一種或幾種的混合物。 所用鐵磁性物質(zhì)可以為鐵的氧化物、氯化物，鐵的硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽；可以為 液體，也可以為固體；可以是兩種或幾種化合物的復(fù)合物。 鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯時催化劑的加入量為PET質(zhì)量的 5%。
鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯的反應(yīng)溫度為14(TC至230°C。 鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯的反應(yīng)時間為1小時至12小時。 反應(yīng)結(jié)束后，PET聚酯的降解率和產(chǎn)物的選擇性分別按公式(1) (2)計算
0. 5%



PET降解率-^^x100。/。 (1) A
產(chǎn)物選擇性-^^M^l_xl00% (2)
降解的PET單元物質(zhì)的量
其中，A表示加入PET的初始質(zhì)量，B表示未解聚PET的質(zhì)量。
具體實施例方式
本發(fā)明用以下實施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗 旨的范圍下，變化實施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實施例1 實施方法在50mL三口燒瓶中依次加入5. Og PET顆粒、20. Og乙二醇和 1. 0gl-丁基-3-甲基咪唑四氯化鐵鹽([bmim]FeCl4)。控制反應(yīng)溫度為150。C，壓力為latm， 冷凝回流反應(yīng)4小時后冷卻至室溫。在此條件下，PET聚酯的降解率為16.5%，單體對苯二 甲酸二乙二醇酯(BHET)的選擇性為76.4%。
實施例2 實施方法在50mL三口燒瓶中依次加入5. Og PET顆粒、20. Og乙二醇和0. 5gl-丁 基-3-甲基咪唑四氯化鐵鹽([bmim]FeCl4)。控制反應(yīng)溫度為16(TC，壓力為latm，冷凝回 流反應(yīng)4小時后冷卻至室溫。在此條件下，PET聚酯的降解率為26. 4%，單體對苯二甲酸二 乙二醇酯(BHET)的選擇性為76.8%。
實施例3 實施方法在50mL三口燒瓶中依次加入5. Og PET顆粒、20. 0g乙二醇和0. 5g三 氯化鐵(FeCl3)?？刂品磻?yīng)溫度為178"，壓力為latm，冷凝回流反應(yīng)4小時后冷卻至室溫。 在此條件下，PET聚酯的降解率為79.3%，單體對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)的選擇性為 52. 8%。 實施例4 同實施例2，催化劑[bmim]FeCl4的加入量為1. 0g。在此條件下，PET聚酯的降解 率為51. 9X，單體BHET的選擇性為69. 5% 。
實施例5
同實施例2，催化劑[bmim]FeCl4的加入量為1. 5g。在此條件下，PET聚酯的降解 率為72.8%，單體BHET的選擇性為62.8%。
實施例6 同實施例l，控制反應(yīng)溫度為H(TC。在此條件下，PET聚酯的降解率為88. 6%，單 體BHET的選擇性為62. 8%。
實施例7 同實施例l，控制反應(yīng)時間為178°C。在此條件下，PET聚酯的降解率為100%，單 體BHET的選擇性為59.2%。
權(quán)利要求
鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于以二元醇為溶劑，以鐵磁性物質(zhì)為催化劑降解聚對苯二甲酸乙二醇酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所降解聚對苯二甲酸乙二醇酯的分子量為 1. 8 7. 5X104g/mol。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯所用溶劑為乙 二醇、二乙二醇、丙二醇或丁二醇中的一種或幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用鐵磁性物質(zhì)可以為鐵的氧化物、氯化 物，鐵的硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽；可以為液體，也可以為固體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用鐵磁性物質(zhì)可以是兩種或幾種化合物 的復(fù)合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于催化劑用量為聚對苯二甲酸乙二醇酯質(zhì)量 的0. 5% 5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇 酯的反應(yīng)溫度為140。C至230°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇 酯的反應(yīng)時間為1小時至12小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵磁性物質(zhì)催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其特征在于以鐵磁性物質(zhì)為催化劑，以乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一種或幾種的混合物為溶劑，在催化劑用量為PET質(zhì)量的0.5％～5％，反應(yīng)溫度為140℃～230℃，壓力1atm，反應(yīng)時間1～12小時的條件下醇解PET聚酯。該方法具有催化劑能夠循環(huán)使用，催化活性高，反應(yīng)快速，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品易分離、選擇性高等優(yōu)點。
文檔編號C07C67/03GK101735061SQ20091024334
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者張鎖江, 張香平, 李增喜, 王慧, 閆瑞一 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所