[發明專利]一種非金屬膽堿類離子液體催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法

在審

• 申請號: 202010101547.6
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111217700A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張鎖江;呂興梅;劉亞嬋;姚浩余;方鵬濤;徐俊麗;周清
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;中科廊坊過程工程研究院
• 主分類號: C07C67/03
• 分類號: C07C67/03;C07C69/82
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及用一種非金屬膽堿類離子液體催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法。其特征在于以不含金屬且生物可降解的膽堿類離子液體作為催化劑，陽離子為膽堿陽離子，陰離子為[HCOO]^?、[CH₃COO]^?、[C₂H₅COO]^?、[C₃H₇COO]^?等有機酸根離子。反應過程中以40～60目的PET顆粒為原料，乙二醇為溶劑，在原料與溶劑質量比為1:4，催化劑用量為PET質量的2.5％～15％，反應溫度為145℃～190℃，常壓，反應時間為30min～4h的條件下，催化醇解PET顆粒為對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)。該方法具有成本低廉、PET轉化率高、目標產物選擇性高、反應條件溫和、可循環利用、反應過程綠色無污染等優點。

技術領域

本發明涉及一種非金屬膽堿類離子液體催化醇解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法。屬于綠色、清潔催化技術、化工生產及塑料領域。

背景技術

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為一種具有優異機械性能和化學穩定性的熱塑性塑料，已經被廣泛用于高強度纖維、包裝、薄膜和塑料瓶中。纖維級PET用于制造聚酯纖維，一種化學纖維中最高產的纖維。非纖維PET包括瓶子和薄膜等，被廣泛應用于包裝、電子電器、醫療、建筑和汽車等領域。PET的生產量逐年增加。一方面，世界塑料工業的快速發展促進了非纖維PET的應用。另一方面，PET的透明性較好，重量輕，因此是制作碳酸軟飲料瓶等最理想的材料。巨大的生產量和消耗量亦導致了巨量的PET廢棄物。一方面，瓶子大多是一次性的，纖維的生命周期只有幾年，導致大量的廢棄PET產生。另一方面，PET的生產原料來自于有限的、不可再生的石油資源。因此，廢棄PET的回收利用不僅可以減少對環境的破壞，還可以延長資源利用周期，帶來巨大的社會效益和經濟效益。

目前，PET回收法包括物理回收法和化學回收法。物理回收法是通過對廢舊PET進行物理處理，例如分離、粉碎、洗滌、干燥、混合和重整，以獲得新的PET材料的方法。物理回收法過程簡單，易于控制，設備投資少。因此，它現在是主要的PET回收方法。然而，再生PET的質量會降低，并無法再次進行回收?；瘜W法是通過各種化學反應將廢舊PET轉化為單體的過程。化學法主要包括水解法、甲醇醇解法、乙二醇醇解法、熱解法和其他化學回收方法。與物理法相比，化學法的優勢在于它不會降低回收的PET的質量，因此可以實現PET回收的永久閉環循環。因此，化學法提供了一種更有效的PET回收的方法，近年來一直是PET回收研究的重點。在這些方法中，乙二醇醇解法是最具潛力的方法，因為乙二醇不易揮發，反應條件溫和，主要產物BHET能直接用于再聚合生產新的PET。然而，PET的乙二醇醇解法仍然存在反應效率低和精制產品困難的問題。因此，開發對PET乙二醇醇解具有高催化活性的新型綠色催化劑對于PET回收的工業化是意義重大的。

離子液體作為一種新型的理想的綠色溶劑，近年來已經廣泛地應用于塑料回收領域。自王慧首先應用咪唑類離子液體于PET顆粒的溶解和乙二醇醇解中，離子液體在PET乙二醇解中的應用得到迅速發展。含有金屬尤其是鋅的離子液體表現出優異的催化活性，而非金屬離子液體則不具有這種良好的催化活性。非金屬離子液體通常具有更長的反應時間和更低的BHET產率。然而，金屬殘留物使得反應工藝更復雜并且對環境和人類造成傷害。

總而言之，現有技術中的催化劑，有的分離成本比較昂貴，有的催化活性較差，有的會造成污染。因此，開發制備成本低廉、催化活性高、綠色清潔的新型催化劑已成為必然。

發明內容

本發明的內容，一種非金屬膽堿類離子液體催化醇解PET的方法。以不含金屬的膽堿類離子液體為催化劑、以乙二醇(EG)為溶劑，在溫和的條件下，催化降解PET。該方法具有成本低廉、PET轉化率高、目標產物選擇性高、反應條件溫和、可循環利用、反應過程綠色無污染等優點。本發明的反應通式為(以乙二醇作溶劑為例)：