[发明专利]一种可控降解回收聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可控降解回收聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，属于高分子材料循环利用和资源化领域。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate, 简称PET），由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。PET分为纤维级聚酯和非纤维级聚酯两大类，纤维级聚酯主要用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，非纤维级聚酯主要用于瓶类、薄膜、工程塑料等，其中包装是PET最大的非纤维应用市场，同时也是PET需求增长最快的领域。2014年，我国PET产量高达3410万吨。伴随着PET材料的广泛应用和大规模生产，废旧PET材料的降解回收面临着巨大的挑战。

目前，降解PET材料领域已授权专利如下：中国科学院过程工程研究所相关专利，一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法（专利号：ZL200710175704.2），利用离子液体降解聚对苯二甲酸乙二醇酯；一种催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法（专利号：ZL201110139360.6），以尿素作为催化剂、小分子醇类作为溶剂，降解对苯二甲酸乙二醇酯；一种多金属氧簇催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法（专利号：201410166733.2），以过渡金属Mn、Co、Zn、Cu或Ni单取代的Keggin型杂多酸盐为催化剂，以乙二醇为溶剂，醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯。合肥工业大学相关专利，一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解方法（专利号：201110044490.1），是以溴化1-丁基-3-乙基咪唑离子液体和甲醇为溶剂，在催化剂的作用下使聚对苯二甲酸乙二醇酯发生醇解反应，过滤、分离后得到乙二醇和对苯二甲酸甲酯，同时回收溴化1-丁基-3-乙基咪唑离子液体。上海应用技术学院相关专利，一种降解对苯二甲酸乙二醇酯的方法（专利号：ZL201310638098.9），通过制备HAP-γ-Fe₂O₃和1-甲基-3-（3-丙基三乙氧基硅烷）咪唑氯化物得到磁性离子液体，利用磁性离子液体作为催化剂在水相体系中降解PET。已发表论文如下：利用超临界甲醇降解PET材料（Polymer Degradation and Stability, 2002, 75, 185-191.）。尿素作为高效可回收催化剂醇解PET（Green Chem., 2012, 14, 2559. DOI: 10.1039/c2gc35696a）。超顺磁γ-Fe₂O₃作为可回收催化剂醇解PET（Green Chem., 2014, 16, 279. DOI: 10.1039./c3gc41834k）。低共熔溶剂作为高活性催化剂醇解PET（Green Chem., 2015, 17, 2473-2479. 10.1039/c4gc02401j）。含有第一排过渡金属离子液体作为高活性催化剂醇解PET（ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3, 340-348. DOI: 10.1021/sc5007522）。

目前，PET材料的主要降解方式包括醇解、水解、离子液体降解等。醇解法采用的溶剂包括甲醇、乙二醇等，利用强酸和强碱作为催化剂，降解产物复杂且难以分离。水解法主要利用超临界水，同时利用强酸或强碱作为催化剂，反应条件苛刻，产物难以分离。离子液体降解方法，反应条件相对缓和，但同样面对降解产物难以分离的问题。目前PET降解相关技术，反应条件苛刻、降解成本较高、产物难以分离等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降解反应条件温和、成本低、降解产物容易分离的可控降解回收聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法。

针对目前PET材料降解反应条件苛刻、降解成本较高、降解产物难以分离等问题。本发明是通过Lewis酸金属离子对酯键的配位催化作用，选择性地断裂PET材料的酯键，定向降解PET材料，而保持碳骨架结构完整，可以回收高附加值化学品对苯二甲酸和乙二醇或其衍生物。

本发明具体的技术方案如下：

一种可控降解回收聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，包括以下步骤：