[发明专利]聚合物降解

说明书

技术领域

本发明所属的领域是在溶剂中使用催化剂将聚合物降解成低聚物 和/或单体的方法以及包含能够将聚合物降解成低聚物和/或单体的催 化剂的功能化磁性颗粒。本发明的方法和颗粒提供高选择性和高转化 率。

背景技术

各种专利文献和科技文献涉及包含磁性颗粒的流体。

磁性流体是一类智能材料，其在外部磁场的存在下可逆地并且相 对迅速地(数毫秒)改变其性质。当施加磁场(例如在约1T量级的磁通 量密度)时，这些流体可以显示出几个数量级的表观粘度变化。下面确 认出两个子类。

铁磁流体涉及在磁场的存在下变得剧烈磁化的液体。通常地，铁 磁流体为由悬浮在载流体(通常为有机溶剂或水)中的纳米级铁磁性颗 粒或亚铁磁性颗粒构成的胶质液体。通常地，每个微小颗粒完全用表 面活性剂涂覆从而抑制其团簇。缺点是例如当暴露于强磁场时，较大 的颗粒可从另外均相的胶质混合物中移除，形成分离的磁粉团簇。

关于使用过的聚合物(或塑料)的降解，注意到通常由于缺少分离 方法(例如分离第一聚合物与第二聚合物，例如聚乙烯(PE)和聚丙烯 (PP))而阻碍了降解。因此大量使用过的聚合物被用作燃料，其被燃烧。

注意到只有当应用例如大于50千吨/年的相对高容量的再循环生 产线时，聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的化学再循环才被 认为是有成本效益的。所述生产线很可能仅与非常大的聚合物生产商 的生产现场组合。过去已经进行一些工业规模的尝试来建立所述化学 再循环设备，但是未彻底成功。甚至例如日本的有希望的化学再循环 目前尚未取得工业突破；因此这似乎存在两个主要原因：首先是在单 个现场难以实现所需的数量巨大的一致和连续的废瓶源，其次是收集 瓶的稳定增加的价格和价格波动。因此，尽管每年生产的数量巨大的 PET(>50000千吨)形成相似数量的废品，仍未引进经济可行的方法。

另一个问题是如果分离(部分地)成功，仍然难以降解成较小的构 造单元。许多方法和过程的选择性不足，即由反应物在两种或更多种 基材上或者在相同基材的两个或多个位置上的竞争性攻击显示的辨别 性相对较低。选择性通常通过竞争性反应的速率常数的比例定量地表 示，或者通过所述比例的十进制对数定量地表示。此外转化率过低； 反应物(聚合物)至希望产物(单体或低聚物)的有效转化而在副产物方 面没有过多的废物生产是一个问题。因此产量(其被认为是选择性乘以 转化率的乘积)也过低。

使用催化剂，特别是溶剂中的催化剂的问题在于几乎不可能在首 次使用之后回收催化剂。由于催化剂通常相当昂贵，希望至少大部分 地回收催化剂，并且再次和优选更多次再利用催化剂。如果废物在百 分之几或更小的量级的话，催化剂的少量废物是可接受的。在该方面， Wang(在Wang等人的“Fe-containing magnetic ionic liquid as an effective catalyst for glycolysis of poly(ethylene terephthalate)”，Cat. Comm.11(2010)，第763-767页，和在Eur.Pol.J.，Pergamon Press Oxford，第45卷，第5期，2009年5月1日，第1535-1544页)和Xueyuan Zhou等人(在Pure and Applied Chemistry，第84卷，第3期，2012 年1月1日，第789-801页)提到了使用催化剂降解PET，没有再利用 催化剂并且获得了适度结果。在这些过程中使用的催化剂的量相对较 高(17-80重量％的催化剂/PET重量)，并且结果远不理想。