[發明專利]采用微波輻射化學回收聚對苯二甲酸乙二醇酯

在審

• 申請號: 202110394611.9
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN112940344A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: M·帕羅特
• 申請（專利權）人: 北卡羅來納大學教堂山分校
• 主分類號: C08J11/10
• 分類號: C08J11/10;C08J11/24;C08L67/02
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 常曉慧

一種化學回收聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，所述方法利用微波吸收劑優化采用微波輻射的PET糖解解聚。這種將PET化學降解為其活性中間體對苯二甲酸雙(2?羥乙基)酯(BHET)的方法按照下述步驟進行：(a)將PET與乙二醇和包含催化劑和微波吸收劑的催化體系混合，得到不均勻的反應混合物；然后(b)采用微波輻射加熱反應混合物，直到溫度足夠生成包含BHET的反應產物。然后，將BHET單體提純并重新聚合，形成新的純PET。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年11月20日提交的美國臨時申請US 62/258,116的權益，該申請通過引用納入本申請中。

關于聯邦政府資助研究或開發的聲明

本發明是在美國國家衛生研究院授予的批準號TR001111的政府支持下完成的。美國政府享有本發明的某些權利。

背景技術

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET、PETE或回收標志“1”)是最常用的消費品塑料之一。采用PET制造的日常用品包括：水瓶、汽水瓶、食品包裝、衣服、地毯和家具填充物。每年僅美國消費的PET塑料就超過200萬噸，并且需求每年都在增加。由于PET是采用石化產品制造的，因此，這種需求給當地垃圾填埋施加的壓力日益加大，造成的環境負擔持續增加。

為了應對不斷增加的PET需求，同時降低PET的環境影響，人們對PET回收開展了很多研究。雖然最常用的PET回收方法是室內機械法，但是，化學回收被認為是唯一可持續的PET 回收方法。

化學回收是將所述聚合物分解至其原來的初始材料或其活性中間體。將PET分解為小分子使回收者能夠采用工業化學方法(沉淀、傾析、溶解等)脫除污染物(染料、粘合劑、瓶蓋)。通過將PET分解為容易提純的單體和低聚物，最終聚合物無需進一步處理即適于與食品接觸。

PET糖解是研究最廣泛的化學回收方法之一。采用糖解使PET解聚涉及在催化劑存在下加熱PET和乙二醇。這能使PET降解為反應性單體-對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯單體(BHET)- 然后，將該單體提純和重新聚合，形成新的純PET。

由于糖解法化學回收PET需要外加催化劑和消耗大量能量(熱量)，因此，目前的研究重點是尋找新的催化劑，優化反應條件及實施新方法，從而實現更高效的PET降解。尤其熱門的一個領域是采用微波輻射降解PET。與傳統加熱方法相比，微波加熱反應時間非常短，能量-熱量轉化率高。但是，即使采用微波輻射，由于能量需求，糖解回收PET仍因成本高而受到限制。

發明內容

本發明公開了涉及一種采用微波輻射化學回收聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法及一種包含催化劑和微波吸收劑的混合催化體系。采用以微波吸收劑為特征的混合催化體系，可以優化采用微波輻射進行的PET糖解解聚反應，提供一種能效明顯優于現有化學回收法的工藝方法。

在一個示范本發明原理的具體實施例中，一種將PET化學降解為其活性中間體對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯(BHET)的方法按照下述步驟進行：(a)將PET與乙二醇和包含催化劑和微波吸收劑的催化體系混合，得到不均勻的反應混合物；然后(b)采用微波輻射加熱反應混合物，直到溫度足夠生成包含BHET的反應產物。然后，可以將得到的BHET單體和BHET低聚物提純并重新聚合，形成新的純PET。

上述概述并不旨在描述每個解說性的實施例或每個可能的實施方案。通過下面的描述、所附權利要求，可以更好地了解本發明的這些特征和其它特征、方面和優點。

具體實施方式

本發明公開了一種采用微波輻射糖解解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的改進方法。PET 是通過對苯二甲酸(TA)和乙二醇(EG)縮聚形成的一種半結晶樹脂。該聚合需要兩個步驟：1)活性中間體的形成，通常是BHET單體和/或PET低聚物，及2)活性中間體的熔融聚合：