[发明专利]一种聚酯的降解方法

说明书

本发明公开了一种聚酯的降解方法。具体地，本发明公开的聚酯的降解方法包括以下步骤：在羧酸和催化剂的作用下，将聚酯进行降解，即可；所述的聚酯包含二元羧酸与二元醇形成的重复单元；所述的催化剂为路易斯酸和/或磺酸类有机酸。本发明的降解方法适用范围广，所得的产物二羧酸分离简单且可用于聚酯的再合成，催化剂可回收再利用；所得的产物二醇二羧酸酯可经氢化还原后形成羧酸，与降解液中的催化剂反复用于聚酯的降解，有利于实现聚酯降解的工业效益最大化。

技术领域

本发明属于有机化学领域，涉及一种聚酯的降解方法。

背景技术

聚酯是由多元醇和多元羧酸缩聚而得的聚合物总称，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料，也可制成聚酯纤维和聚酯薄膜。聚酯的具体品种有：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)，聚-2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)，以及多种改性的聚酯基纤维，其中使用最为广泛的是PET聚酯。

PET聚酯是一种优良的结晶型热塑性聚酯材料，广泛应用于食品包装、纺织、薄膜、合成纤维等方面。然而由于其在环境中难以被微生物降解，随着PET聚酯产量和消费量的迅速增长，废旧PET聚酯的处置问题日益突出。回收利用废弃PET聚酯不但可以减少环境污染，而且可以实现资源的循环再利用。PET聚酯的回收方法主要有物理和化学方法，其中化学降解得到的单体或中间体可以作为原料重新制备高性能的聚酯材料，能实现资源的高效再生利用。

目前PET聚酯的化学降解方法主要有醇解法、水解法和氨解法。醇解法是以甲醇、乙二醇等各种醇作为醇解剂，通过不同的工艺将PET聚酯降解为对苯二甲酸酯(DMT,BHET)和乙二醇。醇解法得到的产物纯度较高，条件相对温和，容易实现工业上的连续化生产，例如杜邦公司PET聚酯的低压甲醇醇解工艺。此工艺先将PET聚酯切割成碎片，然后投入含有熔融DMT的反应容器中，并将反应器的温度控制在220℃，促使PET聚酯完全溶解在溶液中；将得到的溶液倒入反应器中，再将温度处于260～300℃范围内与压力处于0.34～0.65MPa范围内的甲醇吹入反应器中，与反应器中的PET聚酯溶液发生解聚反应。此外还有EastmanKodak公司采用的三段连续法甲醇解聚PET聚酯工艺等等。醇解法研究较多，工艺较成熟，通常涉及到200℃以上的高温或者各种中高压控制。水解法是以水为溶剂对PET聚酯进行催化降解，解聚成单体对苯二甲酸(TPA)和乙二醇，所得TPA单体可直接用于PET聚酯的再生产。中性水解法通常在245～300℃的温度范围内进行，压力通常控制在1～4MPa之间，日本KobeSteel公司开发的超临界水水解PET的工艺也属于此类。碱性水解法通常是在氢氧化钠与氢氧化钾的水溶液中进行，通常条件是在200～250℃的温度范围内，控制反应压力在1.4～2MPa之间，反应3～5小时。该方法得到的主产物为对苯二甲酸钠或者对苯二甲酸钾和乙二醇，通过酸化即可得到高纯度的对苯二甲酸，但是其所产生的废液后续处理比较复杂，容易污染环境。胺解法是PET聚酯与不同种类的胺进行胺解反应生成相应的苯酰胺，但是由于PET的氨解反应较慢且副产物较多，所以目前为止PET的胺解法还没有实现工业化生产。

PET聚酯降解的研究众多，亦有较为成熟的工艺，但是受各种条件局限，通过化学法回收利用PET聚酯仍然具有很大的提升空间。此外，随着聚酯工业的不断发展，近年来涌现了各种具有不同结构和功能的聚酯材料，这些功能聚酯的工业化生产和使用，也必然会面临废料的回收利用问题。

综上，发展一种新型的、通用的、具有更高工业附加值的聚酯降解方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的聚酯的降解方法种类单一、适用范围窄等缺陷，而提供了一种聚酯的降解方法。不同于传统的降解方法，本发明采用羧酸对聚酯进行降解，适用范围广。本发明的降解方法所得的产物分离简单。本发明所得的降解产物二醇二羧酸酯则可通过常规方法转化为二醇用于聚酯的再合成，或者作为化学品直接用于其他化学转化中，催化剂可回收再利用，或者经氢化还原后形成羧酸，与降解液中的催化剂共同用于聚酯的反复降解，有利于实现聚酯降解的工业效益最大化。