[发明专利]一种聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法

说明书

本发明涉及高分子材料回收利用技术领域，具体为一种聚ε‑己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法，包括以下步骤：S1.混合；将聚ε‑己内酯和金属加氢催化剂置于高温高压反应釜中；S2.反应：通入氢气排除高温高压反应釜中的空气，随后再通入3‑8MPa氢气，密闭高温高压反应釜，搅拌条件下升温，在180‑300℃下反应3‑24小时；S3.分离：反应完后冷却至室温，打开反应釜，通过离心分离收集得到富含低分子醇类和酯类的液体产物。本发明通过一步催化加氢反应，把聚ε‑己内酯转化为高价值的低分子醇类和酯类液体产物，有效解决了目前聚ε‑己内酯常规生物降解所需要长时间的问题，工艺简单，操作方便，并把聚ε‑己内酯快速解聚为高价值化学品或液体燃料。

技术领域

本发明涉及高分子材料回收利用技术领域，尤其涉及一种聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法。

背景技术

聚ε-己内酯(PCL)(别称ε-己内酯均聚物)是一种热塑性结晶型聚酯，其分子式为(C₆H₁₀O₂)_n。聚ε-己内酯因其多种优良特性，在医疗设备、可降解塑料、增塑剂、纺丝纤维等方面应用比较广，拥有非常巨大的市场潜力。如现已用于药物缓释剂、矫正器、绷带、胶带、缝合线等。此外，聚ε-己内酯在涂料、胶粘剂、弹性体、树脂、泡沫等方面也得到广泛的应用。

由于聚ε-己内酯在我国的需求量在不断的上升，其回收降解利用的问题也逐渐受到关注。聚ε-己内酯常用于一次性或短周期制品生物塑料领域，因此很容易变为“固废”。然而，在自然条件下聚ε-己内酯完全生物降解需要数月或数年，最终分解为没有利用价值的二氧化碳和水。由于缓慢的生物降解效率，废旧聚ε-己内酯塑料的长期积累将引起社会空间占用和环境问题。为此，开发高效的降解技术，把聚ε-己内酯快速解聚为高价值化学品或液体燃料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一在于，针对已有的技术现状，提供一种聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法。

本发明的另一目的在于，针对已有的技术现状，提供一种由上述的聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法制备的富含低分子醇类和酯类的液体产物在液体燃料中的应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法，包括以下步骤：

S1.混合：将聚ε-己内酯和金属加氢催化剂置于高温高压反应釜中；

S2.反应：通入氢气排除高温高压反应釜中的空气，随后再通入3-8MPa氢气，密闭高温高压反应釜，搅拌条件下升温，在180-300℃下反应3-24小时；反应时间过短(如3h)和温度过低(如180℃)不利于聚ε-己内酯解聚合生成低分子醇类和酯类液体，反应时间过长(24小时)和温度过高(如300℃)会产生大量副产物。氢气压力升高有利于反应进行，但过高的氢气压力(如8MPa)对反应帮助较少，但会造成较高的成本。

S3.分离：反应完后冷却至室温，打开反应釜，通过离心分离残留的固体和金属加氢催化剂，收集得到富含低分子醇类和酯类的液体产物。

本发明提供的以聚ε-己内酯制备低分子醇类和酯类液体的方法，通过一步反应直接得到低分子醇类、酯类化合物。聚ε-己内酯的转化率达到了100％，所获得的液体产物主要包括正戊醇、3-甲基-1-戊醇、己内酯、3-甲基丁酸己酯、己酸己酯、戊酸环己酯、己酸环己酯等高价值低分子醇类和酯类，产率高达89.4％。本发明提供的方法可高效降解废旧的聚ε-己内酯塑料，有效解决了目前聚ε-己内酯常规生物降解所需要长时间的问题，工艺简单，操作方便，并把聚ε-己内酯快速解聚为高价值化学品，实现了废旧聚ε-己内酯塑料的高价值回收利用，具有工业化应用前景。

优选地，步骤S1中所述的金属加氢催化剂为负载钯催化剂、负载钌催化剂、负载铂催化剂、铜锌铝催化剂中的一种或多种组合。