[发明专利]一种聚合物热降解催化剂及催化降解方法

说明书

本发明公开了一种聚合物热降解催化剂及催化降解方法，聚合物热降解催化剂表面含有活性羟基，活性羟基可催化加速聚合物的热降解反应。聚合物催化热降方法是，先将表面含活性羟基的催化剂与聚合物按一定质量份数比均匀混合，再加热降解聚合物。由于催化剂的高活性，使得聚合物热降解的温度大大降低，降解程度更加彻底，时间明显缩短，且催化剂可以循环反复使用。本发明为聚合物回收利用提供了一种具有工业化前景的方法，使得聚合物回收过程的能耗大大下降，兼具经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及聚合物热降解技术领域，具体涉及一种聚合物热降解催化剂及催化降解方法。

背景技术

聚醚、聚酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚酰胺是目前使用量非常大的几种聚合物。聚醚作为目前销量最大的合成油，广泛用作消泡剂、赋形剂、乳化剂、润湿剂、破乳剂、分散剂、粘度调节剂等。聚酯可加工成为纤维、薄膜、塑料等产品。其中，聚酯纤维是合成纤维的重要品种，涤纶占化纤市场80％的市场份额。聚酯用作瓶类、薄膜等，广泛应用于包装业、医疗卫生、汽车、建筑、电子电器等领域。聚酰胺是主链含有极性酰胺基团的高聚物，具有韧性耐磨性好、自润滑且使用温度范围宽的优点，是广泛应用于汽车、机械、化工设备、电器零件、航空、冶金等领域的工程塑料。聚硅氧烷在生物、医用、橡胶等领域有广发使用。硅氧链的高强度、主链的完全饱和等特殊结构决定了硅橡胶具有许多优异的性能，如耐老化、耐高低温性、耐候性、防潮、绝缘、介电性、生理惰性和透气性等优点，已广泛应用于在核工业、宇航工业、电力、汽车等领域，如粘结剂、绝缘子等。由于聚硅氧烷的无毒无味、生物相容性好等优点，在医疗领域得到广泛关注，如用于人造血管，人造骨等。

聚合物一方面被广泛使用成为国计民生中难以替代的材料，另一方面废旧聚合物又对环境造成极大的威胁。聚合物的回收是聚合物生命周期中极具挑战的环节。聚合物废弃后，若填埋到土壤中数十年都不会降解，而且会对土壤深层进行破坏，污染地下水。若通过直接焚烧产能的方法处理废弃聚合物，则会污染空气产生氮氧化物、含硫含卤等有毒气体。若采用机械破碎成粒的方法，设备的寿命和低温前处理时的能耗存在成本问题；目前较为经济环保能实现资源再利用的方法是催化裂解，如高温催化裂解、酸碱催化裂解、超声裂解等。若通过高温裂解回收小分子物质，存在着高温所需的能耗高、设备造价高和分离提纯工艺难控制等问题；酸碱催化裂解与化学溶剂解聚的方法回收效果虽好，但从环保的角度考虑，残余液体废物的除去存在进一步处理的问题。因此，通过催化裂解的方式降低反应的能耗和成本，是聚合物回收的可行途径。

发明内容

本发明旨在提供一种降解效率高、环保的聚合物热降解催化剂及催化降解方法。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种聚合物热降解催化剂，其特点是，所述的催化剂为表面含有活性羟基的金属化合物。

优选的，所述催化剂包括钛酸四丁酯、二氧化钛、α-钛酸、三氧化二锑、辛酸亚锡、三乙基铝中的至少一种。

优选的，所述聚合物是主链含有醚键、硅氧键、酯键、酰胺键中至少一种的聚合物。

本发明的聚合物热降解催化剂表面含有的高活性羟基可催化加速聚合物的热降解反应，且使得聚合物热降解的温度大大降低，降解程度更加彻底，时间明显缩短。此外，催化剂可以多次循环使用降解废弃聚合物，因此节约资源的同时实现资源回收再利用可持续、循环使用。

为实现上述目的，本发明还提供了以下技术方案：

一种基于前述权利要求任一项所述的聚合物热降解催化剂的聚合物催化热降解方法，其特点是，将催化剂与聚合物按一定质量份数比均匀混合，得到混合物，将混合物加热，进行聚合物催化降解。

优选的，所述的质量份数比为1:10000～2:1。

优选的，当所述的催化剂为二氧化钛或α-钛酸时，催化剂与聚合物质量份数比为1:100～1:1。