一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚合物蜡的合成方法，具体地说，涉及一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯蜡作为低分子量聚乙烯均聚物或共聚体，具有无毒、无腐蚀、润滑性好、耐寒、耐热、耐磨和耐化学性等独特性能，被广泛应用于化工领域。如，在色母粒加工中用作颜料分散剂，在PVC和改性工程塑料加工过程中用作内外润滑剂和复合稳定剂，在电缆绝缘材料中用作的润滑剂，在橡胶加工中用作助剂，在高档纸张及皮革涂饰中用作优质上光剂，在各种热熔胶、热固性粉末涂料、马路标志漆、划线漆生产中用作分散剂，在机械加工行业中用作研磨剂，还可作为天然或合成纤维的柔软剂和润滑剂，油漆和油墨生产的平光剂，静电复印用调色剂等。此外，还可用于电缆绝缘、电容器和变压器绕组的防潮涂层，制造皮鞋油、蜡烛、蜡笔、化妆品等。目前，聚乙烯蜡的应用领域正在不断扩展，需求量正在不断增长。近年来，特别是超细粉技术的突破，为聚乙烯蜡的发展提供了广阔的空间。目前，国内聚乙烯蜡的生产成本较高，价格昂贵，产量供不应求，主要依赖于国外进口。
[0003]聚乙烯是目前产量最大、用途最广的热塑性塑料之一。据统计，目前世界塑料的年产率已突破15000万吨，仅我国的塑料年产量就达6000万吨。由此产生大量不可自然降解的废弃塑料垃圾会造成严重的环境污染和资源浪费。在发达国家，有超过45%的再生废旧塑料被回收。而国内废旧塑料的回收率很低，只有大约25%，每年约有4500万吨废旧塑料没有得到回收利用，直接资源浪费高达850多亿元。如何低碳化回收利用废旧塑料，成为人们普遍关注的问题。
[0004]废塑料的处理方法主要有填埋、焚烧、再生利用和化学回收法。目前，许多国家仍采用填埋或焚烧法来处理废塑料，虽简单易行，但会对生态环境造成严重的二次污染。再生利用法中最典型的方法是熔融再生法，再生塑料产品的质量一般比较差，而且再生塑料制品很快又会变成废塑料垃圾，所以熔融再生无法从根本上消除废塑料污染。
[0005]废塑料的化学回收以裂解法为主，目的是回收单体原料或液体燃料。近年来，在油化技术研究方面取得了可喜的进展，主要包括热裂解、催化裂解、热解-催化改质工艺等，典型技术有德国的Veba法、英国的BP法和日本的富士回收法等规模较大，已进入商业化阶段。另外，还有BASF过程、USS工艺、Kurata法等。近年来，我国科学工作者在油化技术领域也做了大量的研究，并有专利发表，全国各地相继建成了一批工业模式化的生产试验装置，主要以废塑料生产汽、柴油。但由于研究不够深入，生产中存在许多问题，其中工艺过程不能连续化生产；油品收率低、质量差，不能直接作为车用商品燃油销售，加之区域分散、规模小，无法进行有效的二次加工改质，难以实现预期的经济效益，是制约其发展的根本因素。
[0006]废聚乙烯塑料经热裂解制备聚乙烯蜡极具市场潜力，已有相关研究报道。如Kobayashi T (1984,英国)、Gensac P (1987,法国)、Kirkwod O (1992,欧洲)、山中隆志(1992，日本)、Oispons J (1994，法国)、何长江(2000，中国)、迟姚玲(2008，中国)等专利，均涉及裂解聚乙烯制蜡的技术。通过对这些技术进行分析发现，尽管采用的裂解反应釜、力口热和分离方式各有不同，但共同存在裂解温度高、时间长，传热不均匀、效率低，局部温度过高而产生裂解过度和结焦现象，产生的裂解气污染环境等方面的问题。
[0007]石油炼化的副产品——重芳烃油(主要成分为含9个碳原子以上的混合芳烃)具有较高的沸点(140?185 V )和燃点(450 °C左右)，热稳定性和化学稳定性好，对聚乙烯和聚乙烯蜡有较好的溶解能力，生产成本低等特点，可作为聚乙烯裂解的溶剂。在溶剂体系中制备低分子量聚乙烯蜡有利于热量均匀、快速地传递，反应均匀进行，可以有效防止局部过热造成裂解过度和碳化结焦现象的发生，防止部分反应原料缠聚在反应釜内温度相对较低的搅拌器上。
[0008]A1-MCM-48为M41S类催化剂，具有双螺旋三维孔道结构和优良的传输性能，有利于提高反应物的传质速率，对聚乙烯的裂解反应有很好的催化作用。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，而提供一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法。
[0010]本发明目的可以通过如下措施来实现:以自行收集的废聚乙烯农膜(洗净，剪碎)为原料，加入溶剂和催化剂，升温至反应温度，裂解一定时间，降至室温出料，过滤干燥，回收催化剂和溶剂后，得到低分子量聚乙烯蜡。溶剂为石油炼化的副产品一重芳烃油，催化剂为A1-MCM-48。反应温度通常为原料的熔点至420 °C，优选240?380 °C。裂解时间为I?5 h,优选2?3 h。
[0011]本发明与现有技术相比具有如下优点:I)传热效率高，温度梯度小，不存在局部过热和碳化结焦现象；2)裂解温度低、时间短，无裂解气产生，对环境无污染；3)反应中无原料缠聚现象，原料的转化率高；4)制备的聚乙烯蜡具有分子量分布范围窄、色度浅、滴熔点高、硬度高、黏度低等性能。
【具体实施方式】
[0012]下面列举3个实施例，对本发明进一步详细描述，但本发明不受这些实施例的限制。
[0013]实施例1:取100 g废聚乙烯农膜(洗净，剪碎)放入高压反应釜，加入0.3 g Al-MCM-48催化剂和15 mL重芳烃油，密封反应釜，氮气吹扫约10 min置换驱除反应釜中的空气，开启搅拌装置，升温至380 °C，裂解2.5 h，降至室温出料，过滤干燥，回收催化剂和溶剂后，制得聚乙烯蜡。
[0014]实施例1制得的聚乙烯蜡为淡黄色蜡状物，分子量为2725.2，滴熔点106.8°C，收率近100%，无裂解气产生，无原料缠聚现象，溶剂回收率为97.8%。
[0015]实施例2:不加溶剂，方法同实施例1，制备聚乙烯蜡。
[0016]实施例2制得的聚乙烯蜡为淡黄色蜡状物，分子量为1858.5?2395.5 (较分散)，滴熔点103.5 °C，收率94.3%，有裂解气产生，有原料缠聚现象。
[0017]实施例3:不加催化剂，方法同实施例1，制备聚乙烯蜡。
[0018]实施例3制得的聚乙烯蜡为淡黄色块状物，分子量为1728?2281.5 (较分散)，滴熔点102.4 °C，收率84.2%，有少量裂解气产生，有原料没缠聚现象，溶剂回收率98.2%。
[0019]比较实施例1、2和3的效果可看出，以重芳烃油作溶剂，A1-MCM-48为催化剂，用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡，裂解温度低、时间短，产品分子量分布相对集中，质量合格，同时可以有效地解决传热不均匀、效率低，局部温度过高而产生裂解过度和碳化结焦现象，产品收率低，原料有缠聚，产生裂解气污染环境等方面的问题。
【主权项】
1.一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法，其特征在于:将100 g废聚乙烯塑料、15HiL溶剂和0.3 g催化剂依次加入到高压反应釜中，在氮气保护下，边搅拌边升温至反应温度，裂解一定时间后，降至室温出料，过滤干燥，回收催化剂和溶剂后，即得聚乙烯蜡。
2.根据权利要求1所述的一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法，其特征在于:所述的溶剂为石油炼化的副产品——重芳烃油。
3.根据权利要求1所述的一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法，其特征在于:所述的催化剂为A1-MCM-48。
4.根据权利要求1所述的一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法，其特征在于:所述的反应温度为原料的熔点至420 °C，优选240?380 °C。
5.根据权利要求1所述的一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的方法，其特征在于:所述的裂解时间为I?5 h，优选2?3 h。
【专利摘要】本发明涉及一种用废聚乙烯塑料制备聚乙烯蜡的制备方法，它是将100g废聚乙烯塑料、15mL溶剂和0.3g催化剂依次加入到高压反应釜中，在氮气保护下，边搅拌边升温至反应温度，裂解一定时间后，降至室温出料，过滤干燥，回收催化剂和溶剂，得到聚乙烯蜡。溶剂为石油炼化的副产品——重芳烃油，催化剂为Al-MCM-48，反应温度通常为原料的熔点至420℃，裂解时间为1～5h。本发明的优点是：热量传递快而且均匀，裂解温度低、时间短，原料的转化率高，并能有效防止原料缠聚、局部过热造成过度裂解和碳化结焦现象的发生，产品具有分子量分布范围窄、色度浅、滴熔点高、硬度高、黏度低等性能。
【IPC分类】C08J11-20, C08F8-50, C08F10-02
【公开号】CN104861096
【申请号】CN201410058376
【发明人】胡浩斌
【申请人】胡浩斌
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月21日