[发明专利]膦腈碱在催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯中的应用

说明书

本发明公开了膦腈碱在催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯中的应用。本发明所提供的催化剂的催化活性高，且不含金属，同时催化剂的热稳定性强，在高温下不易分解，易于循环利用；在一定条件下本发明所提供的技术方案可100％降解PET，且BHET单体的选择性高，反应产物易分离，解决了现有技术中废弃PET乙二醇醇解过程中金属残留、产率不高、反应速率低等问题。

技术领域

本发明属于高分子塑料降解领域，尤其涉及膦腈碱在催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯中的应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)由高纯度对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)直接酯化后进一步缩聚所得，具有气密性好、透明度高、质量轻、机械性能优、化学稳定，且无嗅无味无毒等优点，已经被广泛应用于纤维薄膜、食品包装、矿泉水瓶和碳酸饮料瓶等领域。PET生产量和消耗量逐年增加，导致大量PET废弃物的产生；与此同时废弃PET 难以在自然环境中降解，对环境造成了白色污染、微塑料污染等问题；因此废弃PET 的回收再利用引起了人们的广泛关注。

目前，废弃PET的回收包括物理回收法和化学回收法，其中物理回收法在我国占90％以上，物理回收法是通过简单的高温熔融成型以获得新的PET材料的方法，但存在降级使用、产品质量下降、分子量和特性粘度降低、产生二次污染，且回收次数有限等问题。化学回收法是通过化学反应将废弃PET转化为单体，该方法不受PET原料来源的限制，且不会降低再生产品的质量，可实现废弃PET的高效闭环循环利用。此外，化学回收法还可用于生产聚氨酯、不饱和聚酯等产品。因此，与物理回收法相比，化学回收法是一种更有效的废弃PET回收方法，更能提高资源利用水平。化学回收法主要包括热解法、水解法、乙二醇醇解法、甲醇醇解法、其他醇解法和胺/氨解法。其中，乙二醇醇解法具有溶剂不易挥发、反应物质少、反应条件温和、可连续生产且主要产物对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)能直接再聚合成新的PET等优点，被认为是最具前景的方法之一。然而乙二醇醇解法用于化学回收PET仍大都采用含重金属催化剂，产品中存在重金属残留；目前采用非金属催化剂降解PET存在产率不高，反应速率低等问题。

膦腈碱是一类非质子强碱，其结构中至少包含一个P原子和四个N原子，P原子和 N原子通过共价键结合起来，Schwesinger等根据分子中P＝N的个数不同，把膦腈碱命名为P₁到P₅。此类碱最大的特点是碱性超强，比其它胺类或脒类碱的碱性都要强，绝大多数膦腈碱都可以催化环状单体的开环聚合。本发明以膦腈碱为催化剂高效醇解废弃PET，为废弃PET的循环利用提供了一种新方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供膦腈碱在催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了膦腈碱在催化醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的应用，反应方程式如下：

其中，所述膦腈碱包括t-BuP₁、t-BuP₂、t-BuP₃、t-BuP₄、t-BuP₅。

其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯包括但不限于废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯包括但不限于废弃饮料瓶。

其中，所述膦腈碱的用量为5～100μL/g聚对苯二甲酸乙二醇酯，优选为20～70μL/g 聚对苯二甲酸乙二醇酯，进一步优选为20～40μL/g聚对苯二甲酸乙二醇酯。

其中，所述应用为以醇类化合物为反应溶剂，聚对苯二甲酸乙二醇酯在膦腈碱催化下进行醇解反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)单体。

其中，所述醇类化合物为乙二醇。

其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯与醇类化合物的质量比为1∶(2～6)，优选为1∶(4～5)。