[发明专利]一种利用酸性离子液体催化水解废旧尼龙6回收ε-己内酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用酸性离子液体催化水解废旧尼龙6回收ε-己内酰胺的方法。属于高分子聚合物回收应用技术领域。

背景技术

尼龙6是一种热塑性高分子树脂，是一类重要的工程塑料，具有良好的耐磨性、耐溶剂性，润滑性等，广泛应用于人们的生产及生活的各个领域。随着人类经济和技术的发展，全球进入了快速消费的时代，目前全世界每年产生的固体废物达3～4亿吨，给环境造成了严重危害，并且威胁着人类的生存。由于对尼龙6消费需求的增长，随之产生的尼龙6固体废弃物处理问题也日益严峻。早期采用的填埋处理方式不仅浪费了可再生利用的资源，又占用了大量的土地，且容易污染地下水资源。而能量回收方式则容易生成有毒气体，引起二次污染。目前，常用的尼龙回收方式是机械回收。机械回收是通过粉碎、熔融、挤压注塑制成新的尼龙制品，但是新产品的性能和品质都达不到原产品的要求，而且此种方式并没有从根本上解决固体废弃物堆积的问题。因此，最终还是需要进行能量回收或化学回收。化学回收又称为三级回收，是一种比较彻底的回收方式，完全达到了原子经济性的原则，具有广泛的应用前景。化学回收主要有酸碱解聚工艺、高压蒸汽水解、氨解工艺和真空解聚工艺，其目的都是将尼龙主链中的酰胺键打断使之生成单体。

目前，国内外已经对尼龙6降解做了较多的研究。JP50131979和JP551002公开了尼龙6裂解制备己内酰胺的方法，但是此法是在减压及酸存在下进行的，能耗大，且腐蚀设备，对于经济应用来说是不能令人满意的。US-A-5359062描述了用氢氧化钠解聚尼龙6的方法。同样此法需要在2-5MPa压力下，而且转化率并不能满足工业需要。US-A-3182055公开了使用磷酸解聚尼龙6，但是这条路线容易形成磷酸盐废料，增加生产负担。因此，研究并开发出环境友好的新型可回收重复使用的室温离子液体作为反应介质和催化剂来催化尼龙水解、醇解并回收利用水解、醇解产物具有非常可观的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前废旧尼龙6的回收再利用的过程较繁琐，生产成本较高，产物回收率较低等问题，提供一种利用酸性离子液体催化水解废旧尼龙6回收ε-己内酰胺的方法，此方法工艺过程简单，节省时间，提高生产效率，制备条件温和，减少了设备腐蚀，而且离子液体可以回收再利用，降低了生产成本。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

a.将废旧尼龙6颗粒放入一定量的酸性离子液体中，以酸性离子液体为溶剂溶解废旧尼龙6，搅拌加热至120-180℃，溶解时间0.5-3h。整个溶解过程在高温高压反应釜中进行。

b.上述反应结束后，加入一定量的水，继续搅拌，温度控制在110-160℃，反应2-8h。

c.采用有机溶剂乙醚进行萃取，萃取三次后合并萃取液。旋转蒸发出溶剂，得到白色的ε-己内酰胺固体。然后进行水洗，真空干燥脱水，得到纯度较高的ε-己内酰胺固体。

d.所述的酸性离子液体为N-甲基咪唑硫酸氢盐，1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氢盐，1-甲基-3-丙基咪唑硫酸氢盐，1-甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐。

本发明与现有技术相比具有以下优点和效益：

1、本发明所用的酸性离子液体与传统的无机酸相比，催化活性高，热稳定性好，可以回收重复使用，大大减少生产成本。

2、本发明的工艺路线简单，副反应少，反应速率快，且生产过程安全，对环境基本无污染，是一种环境友好的绿色工艺。

3、本发明有效的克服了传统催化剂的二次污染、后处理困难等缺点。

具体实施方式

本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的前提下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

在顶部带有冷凝回流装置的高压反应釜中按质量比1∶5加入废旧尼龙6和酸性离子液体N-甲基咪唑硫酸氢盐，然后升温加热至140℃，反应时间2h，反应结束后冷却至120℃，加入一定量的水，继续反应，6h后反应结束。然后用有机溶剂乙醚按照体积比2∶1对液体产物进行萃取三次。合并萃取液。50℃减压旋蒸出萃取剂，萃取剂可回收重新使用。得到白色固体ε-己内酰胺。用去离子水清洗固体，然后60℃旋蒸除水，70℃真空干燥。得到白色固体ε-己内酰胺。ε-己内酰胺的产率为80.25％。

实施例2