一种废旧聚酯的解聚方法与流程

专利检索2025-08-08  13

本发明属于废旧聚酯回收领域,具体涉及一种废旧聚酯的解聚方法。


背景技术:

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)是最常用的塑料之一,具有优异的拉伸抗压性、耐化学性、耐疲劳性、耐摩性和抗老化性,被广泛应用于塑料包装业、纺织业、建筑业、医疗卫生等领域。然而由于其具有抗生物降解的特性,很难被自然降解,导致大量废弃pet在生态系统中累积,加剧了环境污染。因此开发高效的pet化学回收催化剂对解决全球塑料废物问题至关重要。

2、传统pet回收方式主要分为物理法和化学法,物理法主要通过对废旧pet进行洗涤、干燥、熔融、切割、分离、挤压和再造粒,实现pet的回收利用。但在加工过程中会引发pet分子链断裂、增加副反应,导致再生产物只能降级利用。化学法主要有四种,即甲醇解法,水解法,糖酵解法和胺解/氨解法。在各种化学回收方法中,糖酵解法以乙二醇为降解剂,将pet解聚成对苯二甲酸双羟乙酯单体(bhet),由于其反应条件温和,使用低挥发性的溶剂,易于连续化生产等优点而成为目前pet化学回收最为普遍的方式。其中多相催化剂作为一种可持续的pet解聚催化剂体系,具有易于分离和回收再利用的优点,引起了人们的浓厚兴趣。申请号为cn202310815652.x的专利公开了一种氮化硼(bn)掺杂金属原子的催化剂用作聚酯乙二醇解的应用:其以bn作为基体材料,通过金属原子掺杂的方式将金属原子锚定在氮化硼空位上,得到了一种过渡金属掺杂氮化硼的催化剂并应用于聚酯乙二醇解,该催化剂具有酸碱协同作用,催化效率高、稳定性强、成本投入低。申请号为cn201710569791.3的专利公开了一种用于聚酯解聚的固体超强酸催化剂,该催化剂以氧化铝为载体,负载so42/zn-zr为催化活性成分,该催化剂具有解聚率高,易于分离回收,可重复利用的优点。申请号为cn202010101547.6的专利公开了一种非金属胆碱类离子液体催化醇解聚酯的方法,该方法以不含金属的胆碱类离子液体为催化剂、以乙二醇为溶剂,在温和的条件下,催化降解pet。该方法具有成本低廉、pet转化率高、目标产物选择性高、反应条件温和、反应过程绿色无污染等优点。然而,上述催化pet降解的催化剂仍存在一些问题,如稳定性差,难以完全分离回收,重复利用性差,制备复杂等问题。因此,针对催化pet醇解过程中的相关问题,有必要研制新型醇解催化剂,在保证高效催化pet醇解的同时,易于分离和回收,重复利用性能好,污染小,同时保证催化剂在反应体系中的稳定性。

3、活性炭纤维(acf)是一种高微孔碳质载体,与其他载体相比,具有较大的比表面积、丰富的反应性官能团、廉价易回收等特点,在酸性改性之后,其表面含有丰富的羧基等含氧基团,大大增强了其反应性,是一种较为理想的多相催化剂载体。多巴胺广泛存在于贻贝类分泌的足丝蛋白中,在弱碱性、有氧环境下可以氧化自聚合生成聚多巴胺(pda)。pda具有黏附性、不溶性、亲水性和生物相容性,含有丰富的氨基类基团,在催化pet糖酵解中具有重要作用,而且可以在几乎任何材料和尺寸的基底上进行保形包覆。与此同时在acf上负载纳米氧化铁能有效提高纳米氧化铁的分散性,而且这种块状的催化材料具有宏观立体结构,回收利用性好,在实际应用中具有独特的优势。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明综合以上各种方法的优点,设计了一种用于废旧聚酯乙二醇解的多相催化剂的制备方法,该方法以活性炭纤维作为载体,通过水浴震荡在其表面沉积聚多巴胺,并负载四氧化三铁纳米颗粒,制备了一种用于聚酯醇解的催化剂。该催化剂中富含氨基和金属氧化物,二者协同催化,催化效率高,易于分离和回收,可重复性强,制备简单,为废旧聚酯乙二醇解多相催化剂的制备和探索提供了一种新的思路,市场应用前景较为广阔。

2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、一种废旧聚酯醇解多相催化剂的制备,包括以下原料:活性炭纤维(acf)、浓硝酸(hno3)、无水乙醇(ae)、盐酸多巴胺(da)、三羟甲基氨基甲烷(tris)、氯化铁六水合物(fecl3·6h2o)、硫酸亚铁七水合物(feso4·7h2o)、氨水(nh3·h2o);其制备方法包括如下步骤:

4、s1:将干燥后的acf置于一定浓度的hno3溶液中进行酸化处理,酸化结束后,将hno3与acf过滤分离,用去离子水将acf反复冲洗至中性,放入烘箱中烘干至恒重备用。

5、s2:将干燥后的酸改acf先浸泡于无水乙醇中置换表面的空气层,随后浸入含有多巴胺的tris缓冲液中,在室温条件下于恒温震荡水浴中反应一段时间,反应结束后,分离pda改性后的acf,用去离子水反复冲洗至中性,并放入烘箱中烘干至恒重备用。

6、s3:配置一定浓度的含有一定比例的fe3+、fe2+的溶剂,将pda改性后的acf置于铁基溶剂中超声处理一段时间,以在pda表面固定铁离子。

7、s4:向上述溶液中滴加氨水,调节溶液ph,使溶液从橙色变为棕黑色,继续超声处理一段时间,反应结束后,分离改性后的acf,用去离子水反复冲洗至中性,并放入烘箱中烘干至恒重得到acf沉积pda负载fe3o4催化剂

8、s5:将pet、乙二醇、催化剂置于连接有温度计、冷凝管、搅拌器及氮气的三颈烧瓶中,缓慢升温至150~240℃并搅拌,反应时间3~5h,反应结束后将溶液冷却至120~160℃趁热过滤,并用去离子水冲洗滤出固体,干燥后称重,得到未解聚pet质量,计算pet转化率。然后在滤液中加入大量去离子水,搅拌加热至60~100℃,趁热过滤,滤液冷却至室温后低温3~15℃放置12~24h,抽滤并干燥得到bhet,称重并计算bhet产率。

9、优选的,在上述所述步骤s1中,酸改的hno3浓度为2~10mol/l,酸改温度为30~60℃,酸改时间为1~4h。

10、优选的,在上述所述步骤s2中,酸改acf加入量为10~40g/l,多巴胺浓度为1~4mg/l,缓冲液浓度为0.05mol/l,缓冲液ph为8.5,反应时间为8~24h。

11、优选的,在上述所述步骤s3中,fe3+与fe2+比值为2:1,铁离子总浓度为0.4~1.6mol/l,铁基溶液体积为100ml,pda改性acf的质量为0.5~2g,超声时间为1~4h。

12、优选的,在上述所述步骤s4中,调节溶液的ph范围为9~14,超声时间为1~4h。

13、优选的,按质量比所述催化剂的用量占总物料的5%~10%。

14、优选的,按质量比eg:pet=5:1。

15、与现有技术相比,

16、1、该催化剂含有氨基基团和纳米氧化铁,二者在催化pet糖酵解的过程中具有协同催化作用,催化效率高,可重复性强,制备简单。

17、2、在acf上负载纳米氧化铁能有效提高纳米氧化铁的分散性,回收利用性能好,在实际应用中具有独特的优势。



技术特征:

1.一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于,先进行多相催化剂制备,多相催化剂包括以下原料:活性炭纤维(acf)、浓硝酸(hno3)、无水乙醇(ae)、盐酸多巴胺(da)、三羟甲基氨基甲烷(tris)、氯化铁六水合物(fecl3·6h2o)、硫酸亚铁七水合物(feso4·7h2o)、氨水(nh3·h2o);步骤如下:

2.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:所述步骤s1中,酸改的hno3浓度为2~10mol/l,酸改温度为30~60℃,酸改时间为1~4h。

3.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:所述步骤s2中,酸改acf的加入多巴胺的tris缓冲液中,加入量为10~40g/l,多巴胺质量浓度为1~4mg/l,缓冲液浓度为0.05mol/l,缓冲液ph为8.5,反应时间为8~24h。

4.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:所述步骤s3中,fe3+与fe2+摩尔比值为2:1,铁离子总浓度为0.4~1.6mol/l,超声时间为1~4h。

5.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:所述步骤s4中,调节溶液的ph范围为9~14,超声时间为1~4h。

6.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:按质量比所述催化剂的用量占总物料的5%~10%。

7.根据权利要求书1所述的一种废旧聚酯的解聚方法,其特征在于:其特征在于:按质量比eg:pet=5:1。


技术总结
本发明公开了一种废旧聚酯的解聚方法,属于废旧聚酯回收领域。本发明首先通过水浴震荡在酸化改性后的活性炭纤维表面沉积聚多巴胺,进而在活性炭纤维表面引入了氨类基团,然后负载四氧化三铁纳米颗粒的方式制备了一种用于废旧聚酯乙二醇解的多相催化剂,并用于废旧聚酯的乙二醇解聚。本发明所制备的多相催化剂含有金属氧化物和氨类基团,二者在废旧聚酯乙二醇解中具有协同催化作用,使其催化效率强于单一催化剂,具有催化效率高、制备简单、易于分离回收、成本低等优点,为废旧聚酯乙二醇解多相催化剂的制备和探索提供了一种新的思路,市场应用前景广阔。

技术研发人员:姚玉元,刘耀,段章扬
受保护的技术使用者:现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室)
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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