專利名稱：微波環(huán)境下聚酯pet的催化解聚方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法。
背景技術(shù)：
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)以其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2008年世界PET年生產(chǎn)能力達(dá)6700萬噸、我國約2200萬噸，其規(guī)?？膳c乙烯工業(yè)相比 擬。隨著PET聚酯產(chǎn)銷量的迅猛增加，排入自然界的廢PET聚酯將越來越多。盡管廢 PET對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生直接污染，但會(huì)占據(jù)大量的空間，因其具有極強(qiáng)的化學(xué)惰性，很難被 空氣或微生物所降解，Allen預(yù)測(cè)PET的存在周期為16 48年。開發(fā)利用廢舊聚酯資 源，既可有效治理污染，又可創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，廢舊聚酯的再生利用面臨著一次歷 史性的發(fā)展機(jī)遇，其回收利用技術(shù)有著廣闊的前景。 目前國內(nèi)外PET的解聚方法包括酸性、堿性和中性法，這些方法在國內(nèi)外均已 獲得實(shí)際應(yīng)用。在US 4355175中，Pusztaszeri采用濃硫酸(> 14.5mol/L)對(duì)PET酸催化 水解。在US 822834中，Pitat于1959年最早發(fā)表了堿水解的專利。但是酸堿解過程有 酸、堿廢液排出，造成環(huán)境污染。在US 4605762中，美國的DuPont公司開發(fā)了常壓氣 相甲醇解聚法，但是該方法反應(yīng)速率很慢，難以工業(yè)應(yīng)用。日本學(xué)者佐古猛利用超臨界 甲醇解聚，但是該方法反應(yīng)條件苛刻且成本高，很難工業(yè)化。 在CN1239461C中，張東提出了 PET的微波純水解聚，可使PET完全解聚，但 需高溫高壓；CN101066904、 CN101066905中，張東采用微波環(huán)境下以有機(jī)酸鹽和氧化 物作催化劑純水解聚PET，但催化劑成本較高，且回收循環(huán)利用比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種節(jié)能環(huán)保、反應(yīng)快速簡單、成本低的微 波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案微波環(huán)境下聚酯PET的催化 解聚方法，在碳酸鹽催化劑的存在下，以水為反應(yīng)介質(zhì)，將一定重量比的聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯和水放入反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度100 200°C、反應(yīng)壓力0 1.3MPa條件下， 用微波輻射進(jìn)行解聚反應(yīng)，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯解聚形成對(duì)苯二甲酸(簡稱TPA)和乙 二醇(EG)。 所述碳酸鹽催化劑可以為碳酸鋇、碳酸鈣、碳酸鉀、碳酸錳、碳酸鍶、碳酸氫 鈉、堿式碳酸鋅。 以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重量計(jì)碳酸鹽催化劑所占重量百分?jǐn)?shù)較佳的范圍是 0.5% 5.0%。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和水的重量比值較佳的范圍是i : 5 i : 15。 較佳的微波輻射功率在200 300W。上述解聚化學(xué)反應(yīng)依據(jù)的基本原理可用下述方程式表示
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本發(fā)明利用微波技術(shù)在純水中進(jìn)行PET的碳酸鹽催化解聚研究，結(jié)合了原料成 本、微波解聚和催化解聚的優(yōu)點(diǎn)。微波加熱具有加熱均勻，選擇性好，加熱無滯后效 應(yīng)，能量利用效率高，物質(zhì)升溫迅速等優(yōu)點(diǎn)。在微波體系中加入碳酸鹽催化劑解聚PET 有利于降低反應(yīng)體系的活化能，提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間；催化劑來源容易獲得， 成本低，且易循環(huán)利用。 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法作進(jìn)一步 詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)驗(yàn)儀器反應(yīng)器為CEM discover微波裝置。
實(shí)驗(yàn)試劑PET粒子；二次蒸餾水；碳酸鋇(分析純)；碳酸鈣(分析純)；碳 酸鉀(分析純)；碳酸錳(分析純)；碳酸鍶(分析純)；碳酸氫鈉(分析純)；堿式碳酸鋅 (分析純)；0.5mol/L的NaOH溶液；5mol/L的鹽酸溶液。
實(shí)驗(yàn)方法 1、將PET粒、水、碳酸鹽催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 5 1 : 15，催化劑占PET質(zhì)量的0.5X 5.0X ; 2、設(shè)置反應(yīng)溫度為100 200°C，反應(yīng)壓力為0 1.3MPa，微波功率為200 300W，反應(yīng)時(shí)間100 200min ; 3、解聚完畢，冷卻15min，反應(yīng)產(chǎn)物為粗TPA、 EG和催化劑； 4、過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體，干燥固體； 5、蒸餾過濾出EG，得到了EG產(chǎn)品，可重新作為單體合成聚合物；6、粗TPA用0.5mol/L的NaOH溶液溶解后，加入與鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過
濾，用去離子水洗滌除去NaCl水溶液，得到了純凈的TPA固體； 7、干燥TPA固體，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品。 實(shí)驗(yàn)例1 : 將PET粒、水、碳酸鋇催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 12，碳 酸鋇催化劑重量比占0.8%。設(shè)置反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)壓力為1.3MPa，微波功率為 250W，解聚200min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體(除 去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用0.5mo1/ L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去NaCl 水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率達(dá)到 66.8%。 實(shí)驗(yàn)例2 : 將PET粒、水、碳酸鈣催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 8，碳酸鈣催化劑重量比占1.0%。設(shè)置反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為1.0MPa，微波功率為 250W，解聚150min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體(除 去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用0.5mo1/ L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去NaCl 水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率達(dá)到 60.5%。 實(shí)驗(yàn)例3 : 將PET粒、水、碳酸鉀催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 8，碳 酸鉀催化劑重量比占1.5%。設(shè)置反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)壓力為1.2MPa，微波功率為 250W，解聚150min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體(除 去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用0.5mo1/ L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去NaCl 水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率達(dá)到 54.5%。 實(shí)驗(yàn)例4: 將PET粒、水、碳酸錳催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 10，草 酸鈉催化劑重量比占2.0%。設(shè)置反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)壓力為l.OMPa，微波功率為 250W，解聚180min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體(除 去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用0.5mo1/ L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去NaCl 水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率達(dá)到 72.9%。
實(shí)驗(yàn)例5 : 將PET粒、水、碳酸鍶催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 15，碳 酸鍶催化劑重量比占3.5%。設(shè)置反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)壓力為1.3MPa，微波功率為 250W，解聚200min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體(除 去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用0.5mo1/ L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去NaCl 水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率達(dá)到 58%。
實(shí)驗(yàn)例6 : 將PET粒、水、碳酸氫鈉催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 15，碳 酸氫鈉催化劑重量比占3.0%。設(shè)置反應(yīng)溫度為1S(TC，反應(yīng)壓力為1.3MPa，微波功率 為250W，解聚180min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固體 (除去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用 0.5mol/L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去 NaCl水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率 達(dá)到54.6%。
實(shí)驗(yàn)例7 :
5
將PET粒、水、堿式碳酸鋅催化劑放入反應(yīng)器，PET和水的重量比為1 : 10， 堿式碳酸鋅催化劑重量比占2.3%。設(shè)置反應(yīng)溫度為18(TC，反應(yīng)壓力為1.0MPa，微波功 率為250W，解聚150min以后，冷卻20min。過濾解聚產(chǎn)物，并用少量去離子水洗滌固 體(除去固體中少量的催化劑)，干燥固體至恒重。蒸餾濾液，得到EG產(chǎn)品。粗TPA用 0.5mol/L的NaOH溶液溶解后，加入于鈉離子等當(dāng)量的鹽酸，過濾，用去離子水洗滌除去 NaCl水溶液，得到了純凈的TPA固體，干燥，得到白色的精TPA固體產(chǎn)品，PET解聚率 達(dá)到83.7%。
權(quán)利要求
一種微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于在碳酸鹽催化劑的存在下，以水為反應(yīng)介質(zhì)，將一定重量比的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和水放入反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度100～200℃、反應(yīng)壓力0～1.3MPa條件下，用微波輻射進(jìn)行解聚反應(yīng)，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯解聚形成對(duì)苯二甲酸和乙二醇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于所述碳 酸鹽催化劑為碳酸鋇、碳酸鈣、碳酸鉀、碳酸錳、碳酸鍶、碳酸氫鈉、堿式碳酸鋅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于以 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重量計(jì)碳酸鹽催化劑所占重量百分?jǐn)?shù)為0.5% 5.0%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和水的重量比為1 : 5 1 : 15。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和水的重量比為i : 5 i : 15。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于微 波輻射功率在200 300W。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于微波輻 射功率在200 300W。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于微波輻 射功率在200 300W。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于微波輻 射功率在200 300W。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種節(jié)能環(huán)保、反應(yīng)快速簡單、成本低的微波環(huán)境下聚酯PET的催化解聚方法，其特征在于在碳酸鹽催化劑的存在下，以水為反應(yīng)介質(zhì)，將一定重量比的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和水放入反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度100～200℃、反應(yīng)壓力0～1.3MPa條件下，用微波輻射進(jìn)行解聚反應(yīng)，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯解聚形成對(duì)苯二甲酸和乙二醇。
文檔編號(hào)B01J27/236GK101691327SQ20091015309
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者張東, 張?chǎng)? 賈延華 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)