[发明专利]一种含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法

说明书

本发明公开了一种含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法。该方法采用绿色催化剂及廉价易得的常规溶剂配置成降解反应体系，在温和条件下对含酰胺键或酯键高分子材料进行高效降解，反应结束后降解产物和反应溶液较易分离回收及循环利用，能够实现含酰胺键或酯键高分子材料的高效低成本的回收利用，符合绿色低碳、循环经济的要求。

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法。

背景技术

含酰胺键或酯键高分子材料是一种价格低廉、合成工艺简单且具有特殊力学性能的高分子材料，被广泛应用于轨道交通、轻量化工程、航天航空及生物医药等各个领域。然而，随着这些材料的大量生产和应用，不可避免地会产生大量的固体废弃物。由于这些废弃物具有良好的化学稳定性，需要很长时间才能完全降解，对周边环境造成了严重威胁。同时，这些有机高分子材料又是一种潜在的高价值二次资源，若不加以回收利用，还会造成资源的巨大浪费。如何将这些高价值有机固体废弃物进行高效绿色地回收利用，已成为当今社会亟待解决的难题。

化学回收法是回收废旧高分子材料非常有前景的方法，有希望实现含酰胺键或酯键高分子材料的闭环循环利用。现有的化学降解法主要有热解法、水解法、醇解法、碱解法、胺解法及酸解法等。然而，目前采用的化学回收法大多所需的反应条件比较苛刻、添加剂或催化剂腐蚀性大、降解产物和反应溶液互溶难分，降解过程操作复杂，技术成本高及不利于工业化生产。因此，提供一种能够实现含酰胺键或酯键高分子材料高效绿色降解的方法，对于推广高分子材料的循环利用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，该方法采用绿色催化剂杂多酸为降解催化剂，廉价易得的常规有机酸溶剂与水为反应溶剂，在较温和条件下实现对含酰胺键或酯键高分子材料的高效催化降解。反应结束后降解产物和反应溶液可自发分离或较易分离，可实现降解产物和反应溶液的高效回收和循环利用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，包括如下步骤：配制反应溶液的步骤，所述的反应溶液由一定量的杂多酸催化剂添加到有机酸与水所组成的反应溶剂中而形成；将含酰胺键或酯键高分子材料置于反应溶液中进行静置处理的步骤；将加入含酰胺键或酯键高分子材料的反应溶液加热进行降解反应的步骤；反应结束后分离反应溶液和降解产物的步骤。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，含酰胺键或酯键高分子材料与反应溶液以质量比为1:1-100的比例混合。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，催化剂在反应溶液中的质量浓度为0.1-50％。优选地，所述的杂多酸催化剂包含Keggin结构、Anderson结构、Waugh结构、Silverton结构、Dawson结构类型的杂多酸中的至少一种。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，所述的反应溶剂为有机酸与水的混合溶剂，所述的有机酸包含一元酸、二元酸、三元酸、四元酸。优选地，所述的有机酸与水的混合溶剂中有机酸与水的质量比为1:0-0.8。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，所述的降解反应的加热温度为40-200℃，降解反应时间为0.5-240h。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，反应结束后分离反应溶液和降解产物，包括反应结束后降解产物和反应溶液的自分离或采用常规手段分离。

如上所述的含酰胺键/酯键高分子材料的绿色催化降解方法，其特征在于，分离得到的反应溶液回收后作为反应溶液重复利用，分离得到的降解产物作为化学品原料。