[发明专利]一种聚对苯二甲酸乙二醇酯催化降解的方法

说明书

本发明属于化学回收降解技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯催化降解的方法，包括以下步骤：(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片和催化剂混合均匀，得到混合物；(2)将混合物加热，在水蒸气和催化剂的共同作用下发生降解反应，反应完成后即可获得固相产物和液相产物；其中，所述催化剂为锌化合物。本发明中使用氧化锌或者在加热过程中可以分解生成氧化锌的化合物作为催化剂，然后氧化锌活化PET高分子链中的C＝O键，生成对苯二甲酸和乙二醇，绿色环保，为废旧PET的高附加值转化和再利用提供了新的路径。

技术领域

本发明属于化学回收降解技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯催化降解的方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最早实现工业化的线型热塑性聚合物，广泛应用于纤维、纺织面料、服装、聚酯瓶、薄膜和片材等产品。据统计，2019年PET的全球产量已经超过了7000万吨。绝大部分PET制品是一次性消费品，因而对废旧PET进行高效率地再生资源化是非常必要的。目前废旧PET的回收方法主要有物理回收法和化学回收法，其中物理回收法在我国回收技术中占到90％以上。物理回收法的工艺流程简单、设备操作容易。但是，在生产过程中需要两次加热，造成二次能耗，而且废旧PET清洗不干净，杂质难以彻底清除，会导致产品质量降级和二次污染。化学回收法能够将废旧PET通过化学反应转化为有用的小分子、单体、中间原料或者其它工业原料。这些产物可以直接被使用，或者用于制备新的高附加值化工产品。化学回收法不受PET原料来源的限制，PET的复合材料或者低品质的PET废料均可被回收，且可多次循环，再生产品质量高、用途广，从根本上实现PET的永久闭环循环，化学回收法无疑是废旧PET回收的首选方法。

化学回收法可以分为水解法、醇解法、氨解法、裂解法以及其他方法。裂解法、水解法和醇解法是目前最常见的三种化学回收方法。裂解法是催化PET降解生成富含苯环结构的芳香族化合物的方法，分为高温裂解法和低温裂解法。Kumagai等人利用CaO作为酸催化剂，在900℃-1110℃下、氮气氛围中催化PET降解生成芳烃化合物(Shogo Kumagaia,RyotaYamasaki,Tomohito Kameda,Yuko Saito,Atsushi Watanabe,Chuichi Watanabe,NorioTeramae,Toshiaki Yoshioka.Aromatic hydrocarbon selectivity as a function ofCaO basicity and aging during CaO-catalyzed PET pyrolysis using tandemμ-reactor-GC/MS.Chemical Engineering Journal 332(2018)169–173)。高温裂解法的缺点是反应温度高，需要使用保护气体，产物组分复杂，难以分离纯化，附加值不高。Kratish等人利用C/MoO₂作为催化剂，在260℃低温下催化PET降解生成对苯二甲酸，使用氢气和氩气作为保护气体时，产率分别为87wt％和58wt％(Yosi Kratish,Jiaqi Li,Shanfu Liu,Yanshan Gao,Tobin J.Marks.Polyethylene terephthalate deconstruction catalyzedby a carbon-supported single-site molybdenum-dioxo complex.Angewandte ChemieInternational Edition 59(2020)19857–19861)。该低温裂解法的缺点是需要使用氢气或者氩气作为保护气体，对设备要求高、成本高。