专利名称：一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种催化降解聚酯材料的方法。
背景技术：
用于食品、饮料、医疗等领域的包装材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种 热塑性高分子材料，这些材料在短期使用后成为废弃品。随着人类生产生活对PET材料 需求量的增大，PET废弃品的量也在逐年扩大。据统计，在PET生产与加工过程，约有 5%左右将成为废料，这些废料与一次使用后的包装废弃物共同成为自然界“白色污染” 的主要组成之一。PET废料/废弃物量多质轻占据空间大，并且由于PET聚酯的化学惰 性，使其很难被空气或微生物降解，对环境造成了很大的影响。PET材料化学降解是变废为宝的重要途径，将废旧PET聚酯在一定条件下发生 降解反应，生成低分子量的产物(如对苯二甲酸酯、对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、 低聚体或其他化学品)产物经分离、纯化后可重新作为生产聚酯的单体或合成其他化工 产品的原料。废旧PET聚酯化学降解的方法主要有水解法、醇解法和胺解法等。其中， 醇解的优点是条件相对温和，产物为对苯二甲酸酯。但是PET聚酯乙二醇中解聚没有催 化剂作用下的活化能是比较高，因此开发能够在温和条件下高效催化PET材料降解的催 化剂仍是聚酯研究中的一个重要研究方向。早期的研究表明，金属乙酸盐是PET聚酯醇 解反应的高效催化剂，如乙酸锌、乙酸锰等。后来发现Ti(IV)的膦配合物可以进一步 提高反应速率，此后人们又发现了一系列的催化剂体系，如ZnCl2、Na2C2O3^ Na2S04、 K2SO4,金属氧化物、纳米Na2C2O3, β-分子筛或Y-分子筛等。使用这些催化剂共同 的缺点是与产物的分离困难，其中的重金属如果排放到环境中会造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，提 供一类新型高效催化降解PET材料的催化剂体系，解决了现有传统用于催化降解聚对 苯二甲酸乙二醇酯材料的包括重金属在内的无机类催化剂难以回收，造成二次污染的问题。本发明催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，是通过以下步骤实现的 一、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料、碱性功能化离子液体和醇溶剂，其中碱性 功能化的离子液体的质量是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料的0.5% 10%，醇溶剂 与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料的质量比为5 15 1，其中所述碱性功能化离子 液体的阳离子为烷基咪唑阳离子；二、将步骤一称取的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材 料、碱性功能化的离子液体和醇溶剂放入反应器中，常压下，在140 210°C条件下，反 应40min IOh;三、分离回收碱性功能化离子液体和醇溶剂，即完成催化降解聚对苯 二甲酸乙二醇酯材料的方法。本发明中所述碱性功能化离子液体的阳离子的结构式为
权利要求
1.一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征在于催化降解聚对苯二 甲酸乙二醇酯材料的方法，是通过以下步骤实现的一、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯 材料、碱性功能化离子液体和醇溶剂，其中碱性功能化的离子液体的质量是聚对苯二甲 酸乙二醇酯材料的0.5% 10%，醇溶剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的质量比为5 15 1，其中所述碱性功能化离子液体的阳离子为烷基咪唑阳离子；二、将步骤一称 取的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料、碱性功能化的离子液体和醇溶剂放入反应器中，常压 下，在140 210°C条件下，反应40min IOh;三、分离回收碱性功能化离子液体和醇 溶剂，即完成催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法。
2.如权利要求1所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征在于步骤一中所述的碱性功能化离子液体的阳离子的结构式为
3.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤一中碱性功能化的离子液体的质量是聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的2% 9%。
4.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤一中碱性功能化的离子液体的质量是聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的3% 6%。
5.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤一中碱性功能化的离子液体的质量是聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的5%。
6.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其 特征在于步骤一中所述碱性功能化离子液体的阴离子为OH—、HCO3 > CH3COCT或者 C5H6 (COO)2-。
7.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤一中所述碱性功能化离子液体为氢氧化1- 丁基-3-甲基咪唑、1- 丁基-3-甲基 咪唑碳酸氢盐或者1- 丁基-3-甲基咪唑乙酸盐。
8.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤二中常压下，在160 200°C条件下，反应2h 8h。
9.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特征 在于步骤二中常压下，在190°C条件下，反应4 6h。
10.如权利要求1或2所述的一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，其特 征在于步骤三中分离回收碱性功能化离子液体和醇溶剂的具体操作为a、将步骤二降解 反应结束后得到的混合物进行常压过滤，分离出残留的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，然 后将滤液置于0 5°C冰水浴中24小时以上，析出的白色固体产物即为对苯二甲酸乙二醇 酯，再常压下过滤分离固体产物和液体；b、将步骤a中过滤得的液体减压蒸馏除去水和 乙二醇，分离得到碱性功能化离子液体催化剂，然后再将得到的催化剂置于70°C的真空 干燥箱内干燥24 72小时，即可。
全文摘要
一种催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的方法，涉及催化降解聚酯材料的方法。解决现有传统用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的包括重金属在内的无机类催化剂难以回收，造成二次污染的问题。催化降解方法将聚对苯二甲酸乙二醇酯材料、碱性功能化离子液体和醇溶剂放入反应器中，常压下，在140～210℃条件下反应40min～10h；然后分离回收即可。本发明以碱性功能化离子液体为催化剂，在醇溶剂介质中，常压下即可催化降解PET聚酯材料，得单体对苯二甲酸乙二醇酯，是一种高效、环境友好的废旧PET聚酯的醇解方法，催化剂能回收重复利用。PET聚酯材料转化率达90％～100％，单体对苯二甲酸乙二醇酯收率达到60％以上。
文档编号C07C69/82GK102020565SQ20101055691
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者岳群峰, 廖志刚, 李桂春, 金英学 申请人:哈尔滨师范大学