本發(fā)明涉及有機化工產(chǎn)品的化學(xué)回收再利用，更具體地，涉及一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法。

背景技術(shù)：

1、合成化學(xué)的發(fā)展對人類文明的進步起到了重要的助推作用。以塑料為代表的高分子材料在20世紀得到了飛速發(fā)展，極大地提高了現(xiàn)代人類的生活水平。其中，具有代表性的高分子材料有：以乙烯、丙烯為單體聚合而成的聚烯烴，常常作為購物袋、食品保鮮膜；以對苯二甲酸和乙二醇作為單體而聚合得到的聚酯，常作為白色塑料瓶以及滌綸衣料的材質(zhì)；以苯乙烯、丁二烯、丙烯腈等為單體而聚合得到的樹脂，可作為堅硬的外殼，具有比重輕、耐腐蝕、性價比高等優(yōu)勢，可全部或部分代替金屬材料。然而，這些高分子材料的廣泛使用，也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。塑料的使用量巨大，具有物美價廉、經(jīng)久耐用的優(yōu)勢，但其在使用后卻經(jīng)常被遺棄到環(huán)境中，循環(huán)使用次數(shù)較少。在自然環(huán)境中，這些材料的生命周期可達上百年，較難被自然降解，而且部分小顆粒可逐步變?yōu)槲⑺芰?，進入魚蝦的內(nèi)臟從而進入人體內(nèi)。因此，對這些高分子材料進行化學(xué)降解、獲得單體或其它有用的小分子，進行重復(fù)利用，不僅具有良好的環(huán)境效益，同時也存在重大的經(jīng)濟價值。

2、針對聚乙烯、聚丙烯等較難降解的材料，目前的研究重點在于高溫?zé)峤饣虼呋到?，將其轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫氣等小分子，從而再利用這些小分子合成其它類型的化學(xué)品。該方法的難點在于這些高分子材料的分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，分子中c-c、c-h化學(xué)鍵的斷裂需要較高的反應(yīng)溫度和能量，因此，該方法的經(jīng)濟性還有待改善。

3、針對聚酯、聚醚等含有酯鍵或醚鍵的高分子化合物，目前的研究重點在于采用氫氧化鈉、氫氧化鉀等液體堿作為催化劑，在高溫時將這些高分子材料轉(zhuǎn)變?yōu)轸人徕c或醇鈉，如圖1所示。研究的難點在于該類型的催化反應(yīng)，所需的反應(yīng)溫度較高、時間較長，而且此時反應(yīng)物和反應(yīng)中間體容易產(chǎn)生含雙鍵、醛基等官能團的副產(chǎn)品，導(dǎo)致最終的產(chǎn)品發(fā)黑、性能下降，從而較難作為化學(xué)原料再次發(fā)揮作用，經(jīng)濟性較低。

4、因此，若能在較為溫和的反應(yīng)條件下(采用適宜的反應(yīng)溫度、壓強，合適的催化劑)，實現(xiàn)高分子材料的催化降解及循環(huán)再利用，將具有較高的環(huán)境友好效益和經(jīng)濟價值，且符合綠色環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，針對聚酯基高分子材料的結(jié)構(gòu)特征，選取分子量在2～5萬之間的廢棄聚酯塑料(對苯二甲酸與乙二醇的共聚物)，采用適宜的催化反應(yīng)體系和性能優(yōu)異的催化劑，在溫和的反應(yīng)條件下實現(xiàn)原料的高效降解，將其轉(zhuǎn)化為n,n'-雙(2-羥乙基)對苯二甲酰胺和乙二醇，并采用適宜的分離純化技術(shù)，可將兩種產(chǎn)物進行高效分離，并重新再利用，取得了理想的實驗結(jié)果。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，包括以下步驟：

4、(1)廢棄聚酯塑料的化學(xué)催化降解：將經(jīng)物理拆分處理的廢棄聚酯塑料加入反應(yīng)釜，加入naoh和一乙醇胺作為醇解催化劑，通入氮氣以去除體系內(nèi)的空氣，然后升溫，進行催化降解反應(yīng)；

5、(2)催化降解產(chǎn)物的分離提純：反應(yīng)結(jié)束后，對反應(yīng)體系進行減壓蒸餾，分別得到低沸點小分子餾分、一乙醇胺和氫氧化鈉的混合物、乙二醇餾分，體系內(nèi)剩余n,n'-雙(2-羥乙基)對苯二甲酰胺或剩余n,n'-雙(2-羥乙基)對苯二甲酰胺和尚未完全降解的聚酯塑料；若減壓蒸餾后體系內(nèi)剩余兩組分，通過減壓過濾進行分離。

6、進一步的，步驟(1)中，反應(yīng)體系中添加的廢棄聚酯塑料與氫氧化鈉、一乙醇胺的質(zhì)量比為1：0.4：4。

7、進一步的，催化降解反應(yīng)溫度為60～90℃，反應(yīng)時間為3～6h。

8、進一步的，步驟(2)中，減壓蒸餾時的加熱溫度分別為50、90、140℃，使用循環(huán)水泵的真空度為0.096mpa，三種溫度下的減壓蒸餾時間均為2h。

9、進一步的，將廢棄聚酯塑料進行物理裁剪拆分及清洗，風(fēng)干，得到經(jīng)物理拆分處理的廢棄聚酯塑料。

10、進一步的，廢棄聚酯塑料為分子量在2～5萬之間的聚對苯二甲酸乙二醇酯。

11、進一步的，該方法還包括步驟(3)：將步驟(2)所得一乙醇胺和氫氧化鈉的混合物重新用于步驟(1)催化降解反應(yīng)。

12、本發(fā)明的有益效果是：

13、(1)在較為溫和的實驗條件下實現(xiàn)了廢棄聚酯塑料的高效催化降解及重復(fù)再利用，完成了廢棄高分子材料的循環(huán)利用；

14、(2)采用的雙組份催化劑來源豐富、價格低廉、環(huán)境影響?。?/p>

15、(3)整套工藝路線簡短、反應(yīng)條件適宜、降解效率高，具備顯著的環(huán)保意義和市場推廣價值。

技術(shù)特征：

1.一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，步驟(1)中，反應(yīng)體系中添加的廢棄聚酯塑料與氫氧化鈉、一乙醇胺的質(zhì)量比為1：0.4：4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，催化降解反應(yīng)溫度為60～90℃，反應(yīng)時間為3～6h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，步驟(2)中，減壓蒸餾時的加熱溫度分別為50、90、140℃，使用循環(huán)水泵的真空度為0.096mpa，三種溫度下的減壓蒸餾時間均為2h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，將廢棄聚酯塑料進行物理裁剪拆分及清洗，風(fēng)干，得到經(jīng)物理拆分處理后的廢棄聚酯塑料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，廢棄聚酯塑料為分子量在2～5萬之間的聚對苯二甲酸乙二醇酯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，其特征在于，該方法還包括步驟(3)：將步驟(2)所得一乙醇胺和氫氧化鈉的混合物重新用于步驟(1)催化降解反應(yīng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種廢棄聚酯塑料的化學(xué)降解及資源化利用方法，包括以下步驟：(1)將經(jīng)物理拆分的廢棄聚酯塑料加入反應(yīng)釜，加入NaOH和一乙醇胺作為醇解催化劑，通入氮氣以去除空氣，升溫進行催化降解反應(yīng)；(2)反應(yīng)結(jié)束后，對反應(yīng)體系進行減壓蒸餾，分別得到低沸點小分子餾分、一乙醇胺和氫氧化鈉的混合物、乙二醇餾分，體系內(nèi)剩余N,N'?雙(2?羥乙基)對苯二甲酰胺或剩余N,N'?雙(2?羥乙基)對苯二甲酰胺和尚未完全降解的聚酯塑料；若體系內(nèi)剩余兩組分，通過減壓過濾進行分離。本發(fā)明在溫和條件下實現(xiàn)了廢棄聚酯塑料的高效催化降解及重復(fù)再利用，具有工藝路線短、反應(yīng)條件適宜、降解效率高、可實現(xiàn)廢棄物資源化再利用等優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：楊鵬,山泓程,唐江,史娟,董憶慧,張倩
受保護的技術(shù)使用者：浙江恒豐新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9