一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物蠟的合成方法，具體地說，涉及一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯蠟作為低分子量聚乙烯均聚物或共聚體，具有無毒、無腐蝕、潤滑性好、耐寒、耐熱、耐磨和耐化學性等獨特性能，被廣泛應用于化工領(lǐng)域。如，在色母粒加工中用作顏料分散劑，在PVC和改性工程塑料加工過程中用作內(nèi)外潤滑劑和復合穩(wěn)定劑，在電纜絕緣材料中用作的潤滑劑，在橡膠加工中用作助劑，在高檔紙張及皮革涂飾中用作優(yōu)質(zhì)上光劑，在各種熱熔膠、熱固性粉末涂料、馬路標志漆、劃線漆生產(chǎn)中用作分散劑，在機械加工行業(yè)中用作研磨劑，還可作為天然或合成纖維的柔軟劑和潤滑劑，油漆和油墨生產(chǎn)的平光劑，靜電復印用調(diào)色劑等。此外，還可用于電纜絕緣、電容器和變壓器繞組的防潮涂層，制造皮鞋油、蠟燭、蠟筆、化妝品等。目前，聚乙烯蠟的應用領(lǐng)域正在不斷擴展，需求量正在不斷增長。近年來，特別是超細粉技術(shù)的突破，為聚乙烯蠟的發(fā)展提供了廣闊的空間。目前，國內(nèi)聚乙烯蠟的生產(chǎn)成本較高，價格昂貴，產(chǎn)量供不應求，主要依賴于國外進口。
[0003]聚乙烯是目前產(chǎn)量最大、用途最廣的熱塑性塑料之一。據(jù)統(tǒng)計，目前世界塑料的年產(chǎn)率已突破15000萬噸，僅我國的塑料年產(chǎn)量就達6000萬噸。由此產(chǎn)生大量不可自然降解的廢棄塑料垃圾會造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。在發(fā)達國家，有超過45%的再生廢舊塑料被回收。而國內(nèi)廢舊塑料的回收率很低，只有大約25%，每年約有4500萬噸廢舊塑料沒有得到回收利用，直接資源浪費高達850多億元。如何低碳化回收利用廢舊塑料，成為人們普遍關(guān)注的問題。
[0004]廢塑料的處理方法主要有填埋、焚燒、再生利用和化學回收法。目前，許多國家仍采用填埋或焚燒法來處理廢塑料，雖簡單易行，但會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的二次污染。再生利用法中最典型的方法是熔融再生法，再生塑料產(chǎn)品的質(zhì)量一般比較差，而且再生塑料制品很快又會變成廢塑料垃圾，所以熔融再生無法從根本上消除廢塑料污染。
[0005]廢塑料的化學回收以裂解法為主，目的是回收單體原料或液體燃料。近年來，在油化技術(shù)研究方面取得了可喜的進展，主要包括熱裂解、催化裂解、熱解-催化改質(zhì)工藝等，典型技術(shù)有德國的Veba法、英國的BP法和日本的富士回收法等規(guī)模較大，已進入商業(yè)化階段。另外，還有BASF過程、USS工藝、Kurata法等。近年來，我國科學工作者在油化技術(shù)領(lǐng)域也做了大量的研究，并有專利發(fā)表，全國各地相繼建成了一批工業(yè)模式化的生產(chǎn)試驗裝置，主要以廢塑料生產(chǎn)汽、柴油。但由于研究不夠深入，生產(chǎn)中存在許多問題，其中工藝過程不能連續(xù)化生產(chǎn)；油品收率低、質(zhì)量差，不能直接作為車用商品燃油銷售，加之區(qū)域分散、規(guī)模小，無法進行有效的二次加工改質(zhì)，難以實現(xiàn)預期的經(jīng)濟效益，是制約其發(fā)展的根本因素。
[0006]廢聚乙烯塑料經(jīng)熱裂解制備聚乙烯蠟極具市場潛力，已有相關(guān)研究報道。如Kobayashi T (1984,英國)、Gensac P (1987,法國)、Kirkwod O (1992,歐洲)、山中隆志(1992，日本)、Oispons J (1994，法國)、何長江(2000，中國)、遲姚玲(2008，中國)等專利，均涉及裂解聚乙烯制蠟的技術(shù)。通過對這些技術(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)，盡管采用的裂解反應釜、力口熱和分離方式各有不同，但共同存在裂解溫度高、時間長，傳熱不均勻、效率低，局部溫度過高而產(chǎn)生裂解過度和結(jié)焦現(xiàn)象，產(chǎn)生的裂解氣污染環(huán)境等方面的問題。
[0007]石油煉化的副產(chǎn)品——重芳烴油(主要成分為含9個碳原子以上的混合芳烴)具有較高的沸點(140?185 V )和燃點(450 °C左右)，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好，對聚乙烯和聚乙烯蠟有較好的溶解能力，生產(chǎn)成本低等特點，可作為聚乙烯裂解的溶劑。在溶劑體系中制備低分子量聚乙烯蠟有利于熱量均勻、快速地傳遞，反應均勻進行，可以有效防止局部過熱造成裂解過度和碳化結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，防止部分反應原料纏聚在反應釜內(nèi)溫度相對較低的攪拌器上。
[0008]A1-MCM-48為M41S類催化劑，具有雙螺旋三維孔道結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的傳輸性能，有利于提高反應物的傳質(zhì)速率，對聚乙烯的裂解反應有很好的催化作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法。
[0010]本發(fā)明目的可以通過如下措施來實現(xiàn):以自行收集的廢聚乙烯農(nóng)膜(洗凈，剪碎)為原料，加入溶劑和催化劑，升溫至反應溫度，裂解一定時間，降至室溫出料，過濾干燥，回收催化劑和溶劑后，得到低分子量聚乙烯蠟。溶劑為石油煉化的副產(chǎn)品一重芳烴油，催化劑為A1-MCM-48。反應溫度通常為原料的熔點至420 °C，優(yōu)選240?380 °C。裂解時間為I?5 h,優(yōu)選2?3 h。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:I)傳熱效率高，溫度梯度小，不存在局部過熱和碳化結(jié)焦現(xiàn)象；2)裂解溫度低、時間短，無裂解氣產(chǎn)生，對環(huán)境無污染；3)反應中無原料纏聚現(xiàn)象，原料的轉(zhuǎn)化率高；4)制備的聚乙烯蠟具有分子量分布范圍窄、色度淺、滴熔點高、硬度高、黏度低等性能。
【具體實施方式】
[0012]下面列舉3個實施例，對本發(fā)明進一步詳細描述，但本發(fā)明不受這些實施例的限制。
[0013]實施例1:取100 g廢聚乙烯農(nóng)膜(洗凈，剪碎)放入高壓反應釜，加入0.3 g Al-MCM-48催化劑和15 mL重芳烴油，密封反應釜，氮氣吹掃約10 min置換驅(qū)除反應釜中的空氣，開啟攪拌裝置，升溫至380 °C，裂解2.5 h，降至室溫出料，過濾干燥，回收催化劑和溶劑后，制得聚乙烯蠟。
[0014]實施例1制得的聚乙烯蠟為淡黃色蠟狀物，分子量為2725.2，滴熔點106.8°C，收率近100%，無裂解氣產(chǎn)生，無原料纏聚現(xiàn)象，溶劑回收率為97.8%。
[0015]實施例2:不加溶劑，方法同實施例1，制備聚乙烯蠟。
[0016]實施例2制得的聚乙烯蠟為淡黃色蠟狀物，分子量為1858.5?2395.5 (較分散)，滴熔點103.5 °C，收率94.3%，有裂解氣產(chǎn)生，有原料纏聚現(xiàn)象。
[0017]實施例3:不加催化劑，方法同實施例1，制備聚乙烯蠟。
[0018]實施例3制得的聚乙烯蠟為淡黃色塊狀物，分子量為1728?2281.5 (較分散)，滴熔點102.4 °C，收率84.2%，有少量裂解氣產(chǎn)生，有原料沒纏聚現(xiàn)象，溶劑回收率98.2%。
[0019]比較實施例1、2和3的效果可看出，以重芳烴油作溶劑，A1-MCM-48為催化劑，用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟，裂解溫度低、時間短，產(chǎn)品分子量分布相對集中，質(zhì)量合格，同時可以有效地解決傳熱不均勻、效率低，局部溫度過高而產(chǎn)生裂解過度和碳化結(jié)焦現(xiàn)象，產(chǎn)品收率低，原料有纏聚，產(chǎn)生裂解氣污染環(huán)境等方面的問題。
【主權(quán)項】
1.一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法，其特征在于:將100 g廢聚乙烯塑料、15HiL溶劑和0.3 g催化劑依次加入到高壓反應釜中，在氮氣保護下，邊攪拌邊升溫至反應溫度，裂解一定時間后，降至室溫出料，過濾干燥，回收催化劑和溶劑后，即得聚乙烯蠟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法，其特征在于:所述的溶劑為石油煉化的副產(chǎn)品——重芳烴油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法，其特征在于:所述的催化劑為A1-MCM-48。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法，其特征在于:所述的反應溫度為原料的熔點至420 °C，優(yōu)選240?380 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的方法，其特征在于:所述的裂解時間為I?5 h，優(yōu)選2?3 h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用廢聚乙烯塑料制備聚乙烯蠟的制備方法，它是將100g廢聚乙烯塑料、15mL溶劑和0.3g催化劑依次加入到高壓反應釜中，在氮氣保護下，邊攪拌邊升溫至反應溫度，裂解一定時間后，降至室溫出料，過濾干燥，回收催化劑和溶劑，得到聚乙烯蠟。溶劑為石油煉化的副產(chǎn)品——重芳烴油，催化劑為Al-MCM-48，反應溫度通常為原料的熔點至420℃，裂解時間為1～5h。本發(fā)明的優(yōu)點是：熱量傳遞快而且均勻，裂解溫度低、時間短，原料的轉(zhuǎn)化率高，并能有效防止原料纏聚、局部過熱造成過度裂解和碳化結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)品具有分子量分布范圍窄、色度淺、滴熔點高、硬度高、黏度低等性能。
【IPC分類】C08J11-20, C08F8-50, C08F10-02
【公開號】CN104861096
【申請?zhí)枴緾N201410058376
【發(fā)明人】胡浩斌
【申請人】胡浩斌
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月21日