一种非金属低共熔溶剂催化的废旧PET聚酯甲醇醇解方法

本发明涉及一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，属于废弃资源回收、绿色催化。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)是目前应用最为广泛的几种合成聚酯之一，更因其诸如冲击强度高，化学稳定性好，无毒，耐磨性好等特征被广泛运用于纺织品、工程塑料、包装材料、建筑材料等领域。随着科技发展，pet的性质不断得到加强，更能通过化学改性使其具有特定的特性，使其市场进一步扩大。

2、但是，pet在自然条件下极难降解，不仅会造成环境污染，更会在土壤、海洋、动植物体内产生微塑料沉积，最终影响人类健康。另一方面，pet的生产原料来自石油工业的下游产物，是不可再生资源，直接丢弃会造成资源浪费。因此，pet的回收再利用成为一个广泛关注的问题。

3、目前，pet的回收方法有物理回收法和化学回收法。其中，物理回收法因其操作简便、经济高效而成为pet回收的主要方法。该方法将废旧pet进行清洗、分离、注射或挤压，得到粒料或生产pet纤维。但是在熔融过程中会造成再生产品的结晶度的降低以及质量的下降。另一方面，色素等杂质难以去除，也会削弱其性能。因此，物理回收法不是践行可持续发展理念的良好选择。化学回收法将废弃的pet通过水解、热解、氢解、醇解、胺/氨解等方法进行解聚，使pet聚酯分解为低聚物或对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯(dmt)、对苯二甲酸乙二醇酯(bhet)等单体，进一步生产其他高值化工产品。其中，甲醇醇解法原料要求低，产物dmt沸点低，高温稳定性好，易于分离纯化，工业化前景广阔。但是，目前广泛采用的甲醇醇解法通常在高温(180-280℃)、高压(2-4mpa)和甲醇大大过量的条件下进行的，操作成本高、能量利用率低。

4、pet化学解聚过程往往引入催化剂加快pet解聚速度，目前常用的催化剂多为醋酸锌、醋酸锰、氧化锌、[bmim]zncl3等含金属催化剂。解聚产物中存在不同程度的金属残留，造成醇解产物再利用时颜色加深，聚合产品特性粘度及聚合度不均匀，还会给人体健康和生态环境造成严重危害。使用活性炭或多次重结晶的方式脱除金属，不仅会造成单体的流失，还会产生大量的废液和废固，大大增加生产成本。低共熔溶剂(dess)由氢键供体、氢键受体直接混合形成，近年来，因其蒸气压低、稳定性好、易合成、低毒性等优点受到广泛关注。dess能通过氢键供体和氢键受体的选择，利用氢键作用和溶解降解作用实现pet甲醇醇解。

5、此外，在工业生产中甲醇用量较高，多为pet质量的4～5倍，造成溶剂不必要浪费的同时增大碳排放量，造成环境问题。因此，开发出一种温和条件下低溶剂用量的甲醇醇解方法具有很大意义。

6、本发明的优点如下：

7、(1)采用非金属低共熔溶剂催化废旧pet聚酯甲醇醇解，甲醇溶剂用量少，产物选择性好、收率高。

8、(2)采用非金属低共熔溶剂催化废旧pet聚酯甲醇醇解，避免金属催化剂的使用，简化纯化步骤，降低生产成本。

9、(3)采用非金属低共熔溶剂催化废旧pet聚酯甲醇醇解，催化活性高，醇解温度低。

10、(4)采用非金属低共熔溶剂催化废旧pet聚酯甲醇醇解，原料来源要求低，产品纯度高。

11、(5)将废旧pet聚酯进行回收再利用，减少pet聚酯造成的环境污染，减少石油资源的浪费，实现经济和资源的可持续发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，旨在解决目前使用金属催化剂进行pet醇解中存在的产物中金属脱除困难，和甲醇醇解法存在的反应温度高、甲醇用量多、产物选择性差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提出以选择性高、易于合成且不含金属的低共熔溶剂为催化剂，在较低温度和较少甲醇用量条件下高效催化醇解pet聚酯，实现pet的高效化学回收。具体的实施步骤如下：

3、一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于，以废旧pet聚酯为原料，以非金属低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂，在较低温度和较少甲醇用量条件下催化醇解pet。

4、所述的非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解的方法，其特征在于催化剂用量为pet质量的1％～7.5％，反应温度为90℃～130℃，反应时间为30min～180min，甲醇与pet质量比为0.33:1～4:1。反应结束后，pet聚酯的转化率和产物dmt的收率可以通过公式(1)和(2)计算得到：

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技术特征：

1.一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于，以废旧pet瓶片和pet纤维为原料，以非金属低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂，在一定反应条件下催化醇解pet。

2.根据权利要求1所述的一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于：所述的低共熔溶剂由氢键供体和氢键受体组成，所述氢键供体为苯酚、托品醇、1，3-双(羟甲基)脲(dmu)和1，1，3，3-四甲基胍(tmg)中的一种，氢键受体为1，5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(dbn)、1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)、1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(tbd)和1，1，3，3-四甲基胍(tmg)中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于：所述的非金属低共熔溶剂甲醇醇解pet聚酯时，催化剂用量为pet质量的1％～7.5％。

4.根据权利要求1所述的一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于：所述的非金属低共熔溶剂甲醇醇解pet聚酯时，反应温度为90℃～130℃。

5.根据权利要求1所述的一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于：所述的非金属低共熔溶剂甲醇醇解pet聚酯时，反应时间为30min～180min。

6.根据权利要求1所述的一种非金属低共熔溶剂催化的废旧pet聚酯甲醇醇解方法，其特征在于：所述的非金属低共熔溶剂甲醇醇解pet聚酯时，甲醇与pet质量比为0.33:1～4:1。

技术总结本发明涉及一种非金属低共熔溶剂催化的废旧PET聚酯甲醇醇解方法，其特征在于以废旧PET瓶片和PET纤维为原料，以低共熔溶剂为催化剂，以甲醇为溶剂，在催化剂用量为PET质量的1％～7.5％，反应温度为90℃～130℃，反应时间为30min～180min，甲醇与PET质量比为0.33:1～4:1的条件下醇解PET。该方法具有催化剂不含金属，减少后续金属脱除操作、甲醇用量少、醇解温度低、PET转化率高、单体选择性好的优点。技术研发人员：晏冬霞,荣春蕊,吕兴梅,辛加余,周清,李佳宝,冯健,张锁江受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18