[发明专利]一种对苯二甲酸基离子液体催化剂的制备方法及其在PET降解中的应用

说明书

本发明涉及一种对苯二甲酸基离子液体催化剂的制备方法及其在PET降解中的应用，所述方法包括：利用阴离子树脂交换法，制得阴离子为氢氧根的离子液体，之后将所得离子液体与对苯二甲酸以一定的摩尔比混合，在一定条件下合成对苯二甲酸基离子液体粗产物，通过旋转蒸发、真空干燥获得对苯二甲酸基离子液体催化剂。本发明提供的对苯二甲酸基离子液体催化剂具有与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相似的结构，将该催化剂用于PET的乙二醇醇解反应中，可有效减少反应体系中杂质的引入，提升产物纯度；加快醇解反应速率，提高产物收率；同时该催化剂具有优异的循环利用性能，多次循环利用后仍保持原有的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种对苯二甲酸基离子液体催化剂的制备方法及其在PET降解中的应用，涉及功能化离子液体及废弃资源循环利用领域。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有质量轻、耐水、不易腐蚀、无毒等特点，广泛应用于纺丝、包装、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。然而废弃PET制品在自然状态下降解缓慢，造成严重的环境污染和资源浪费。废弃PET循环利用技术可有效解决上述问题。

目前，废弃PET的回收利用方法主要为物理方法和化学方法。物理回收方法多为“降级回收”，再生PET价值低，且一般只能循环利用一两次。化学回收方法将PET降解为单体或低聚物，可排除回收PET的原料限制，所得产品质量高，用途广泛，且不存在降级处理和回收次数的限制。目前，PET化学回收方法主要有：水解法、甲醇醇解法、乙二醇醇解法以及其他化学解聚方法。

水解法降解PET时，在反应后产生大量对环境有害的废酸、废碱，降解工艺不符合当前的可持续发展理念；甲醇醇解法的反应条件苛刻，能量损耗大，不利于大规模工业化生产。乙二醇醇解法反应条件温和，产物对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)可直接作为制备PET的原料，反应过程中无有害物质产生，在PET化学回收中具有重要的工业利用价值。

离子液体作为一种新兴的绿色环保催化剂，近年来在高分子催化领域发展迅速，尤其在PET醇解方面。

中国专利CN102584594A公开了一种CoCl₄^2-/NiCl₄^2-型离子液体催化醇解PET的方法，该催化剂以CoCl₄^2-或NiCl₄^2-为阴离子，以咪唑、吡啶、季膦等为阳离子，在温和条件下催化PET乙二醇醇解。但该类催化剂中含有的金属离子，影响了PET降解产物的纯度，使再生PET色度深，增加产物的后续处理步骤；同时含重金属废水的处理难度大，所需费用高。专利CN104774154A公开了超强碱离子液体催化醇解PET的方法，所用离子液体催化剂的阳离子为C_n+1DABCO⁺、HHMTA⁺、HDBU⁺、HTBD⁺，阴离子为HCOO^-、CH₃COO^-、C₂H₅COO^-、Cl^-、HSO₄^-等有机或无机酸根离子。该类离子液体可有效催化PET醇解反应，但离子液体合成原料为强酸、碱类物质，对设备腐蚀严重，产生的废液处理困难。专利CN111217700A公开了一种非金属胆碱类离子液体催化醇解PET的方法。该类催化剂不含金属且生物可降解，但其稳定性差，不能实现多次循环利用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明提供了一种对苯二甲酸基离子液体催化剂的制备方法及其在PET降解中的应用。

本发明的目的可以通过以下方式实现：

以对苯二甲酸为原料制备对苯二甲酸基离子液体催化剂，包括以下步骤：

(1)取一定量离子液体，用去离子水配制成一定浓度的离子液体水溶液；