一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法
【专利摘要】本发明一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，包括一个制备HAP-γ-Fe2O3的步骤，一个制备1-甲基-3-（3-丙基三乙氧基硅烷）咪唑氯化物的步骤，一个制备磁性离子液体的步骤，一个原料预处理的步骤，一个采用催化剂催化反应的步骤，一个将产品提纯的步骤，在一个催化反应的步骤中，将PET、磁性离子液体和水投入反应釜中，PET与磁性离子液体的质量比为1∶（0.05～0.15）、设定温度200～320℃、时间15-30h，反应结束等反应釜至室温后，搅拌静置分层，抽滤，向滤液中加入NaOH，再次抽滤，加入HCl，抽滤得到产物对苯二甲酸。通过本发明的方法降解PET，降解率可达90％以上。
【专利说明】一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，尤其涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯，具体来说是一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)凭借其优异的性能而被广泛应用于饮料瓶、纤维、薄膜等领域，随着PET消耗量的不断增加，伴随而来的是如何处理PET废料的问题，如不加以合理的回收，不仅造成巨大的资源浪费，而且对环境带来巨大污染。
[0003]目前废PET主要的处理方法是直接再生利用，但是由于含有杂质、热降解等原因的影响，再生料的物理性能低，并且透明度和卫生性都存在问题，其使用受到限制。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，本发明采用磁性离子液体降解PET，反应速度快、产率高、经济环保。
[0005]本发明一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，包括一个制备HAP- Y -Fe2O3的步骤，一个制备1-甲基_3 -(3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的步骤，一个制备磁性离子液体的步骤，一个原料预处理的步骤，一个采用催化剂催化反应的步骤，一个将产品提纯的步骤，
在所述的制备HAP- Y -Fe2O3的步骤中，首先称取FeCl2.4H20和FeCl3.6H20,所述的FeCl2.4H20 和 FeCl3.6H20 的摩尔比为 1: 1.5~2.5，将 FeCl2.4H20、FeCl3.6H20 加入去离子水直至全部溶解，在室温并`在氩气的保护下，将所得溶液分2-5批加入到质量百分比为20-35%的氨水溶液中，搅拌，搅拌的速度为250-400rpm，等黑色的沉淀物产生后，停止加入 FeCl2.4H20 和 FeCl3.6H20,10_35min 后，加入 Ca(NO3)2.4H20 和(NH4)2HPO4 的混合溶液调解PH至11-13，得到乳状的混合物，将所得的乳状的混合物加热至90°C-110°C，1-3小时后，将混合物冷却至室温，并陈化过夜，将所得的暗棕色沉淀物过滤，用去离子水反复洗涤直至中性，在室温下干燥，所合成的样品在250-400°C焙烧1-5小时，得到红褐色粉末 HAP- Y -Fe2O3 ；
在所述的制备1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的步骤中，首先称取(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑，所述的(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑的摩尔比为1:广1:2，将(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑放置在高压釜中，抽真空并密封，加热至120°C _150°C，加热20-30h，粘性残留物用乙酸乙酯洗涤，在真空干燥箱中60-90°C干燥，得到产物1-甲基-3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物；
在所述的制备磁性离子液体的步骤中，先对HAP- Y -Fe2O3预激活，然后冷却，依次加入乙醇和1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物，在依次加入乙醇和1-甲基_3-(3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的过程中，按照HAP-Y-Fe2O3:乙醇:1_甲基-3-(3-丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物=1.2~1.5mmol:1ml:0.6~1.0mmol的比例分别量取乙醇的体积和称取1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的质量，在回流温度80-95°C下搅拌18-20h，冷却，并将乙醇经过旋转蒸发仪蒸去，将溶剂除去后的固体用甲醇进行索氏提取，取固体，溶解在CH2Cl2中，加入Κ0Η，固体:(1-甲基-3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物:KOH的摩尔比为Ig:1 mmol:0.8~1.2 mmol，溶解后在室温下搅拌l_5h，然后将混合物过滤，洗涤至中性，减压干燥，得到需要的磁性离子液体；
在一个原料预处理的步骤中，将废PET用水冲洗干净，放入烘箱烘干，烘干后的废PET放入粉碎机中粉碎成边长为2-4mm的片状固体；
在一个采用催化剂催化反应的步骤中，分别称取PET、磁性离子液体和水，PET、磁性离子液体和水的质量比为1: (0.05~0.15):20-30，将取PET、磁性离子液体和水投入反应釜中，设定温度200~320°C、时间15-30h ；
在一个将产品提纯的步骤中，反应结束等反应釜至室温后，搅拌静置分层，对反应液进行抽滤，向滤液中加入质量百分比浓度为3-12%的NaOH水溶液再次抽滤，得滤液并向其中加入质量百分比浓度为2~25%的HCl水溶液，调节pH值至4，抽滤得到产物对苯二甲酸。
[0006]进一步的，在将固体溶解在CH2Cl2的过程中，按照固体的质量与CH2Cl2的体积比为Ig:18-25ml的比例量取CH2Cl2的体积。
[0007]进一步的，在所述的Ca (NO3) 2.4H20和(NH4) 2ΗΡ04的混合溶液中，所述的Ca (NO3) 2.4H20 和(NH4) 2ΗΡ04 摩尔比为 1:6。
[0008]进一步的，所述的乙醇的质量百分数大于99%。
[0009]进一步的,所述的HAP-Y-Fe2O3预激活是指在真空条件下,对HAP-Y-Fe2O3加热至 180-250°C，加热 2h-4h。
[0010]本发明水解降解PET的基本反应原理为利用磁性离子液体本身具有的碱性作为催化剂进行催化降解PET聚酯，得到对苯二甲酸和乙二醇，将对苯二甲酸碱化成钠盐后溶于水中，待滤掉未完全反应的反应物后，再酸化得到对苯二甲酸。本水解过程得到的降解产物为制备PET所用的单体，可以作为原料进行再利用生产。另外，此反应所用的磁性离子液体可以通过具有磁性的物体吸引，从而容易的从反应体系里回收，并得到再次循环使用，起到节约能源的目的。
[0011]本方法采用水解法，利用磁性离子液体作为催化剂能够高效降解废PET，无污染，无废物生成，产品纯度高，反应速度快，产率高，经济环保，催化剂可以回收反复利用。
[0012]制备磁性离子液体的方程式如下描述:
【权利要求】
1.一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于:包括一个制备HAP-Y-Fe2O3的步骤，一个制备1-甲基_3 -(3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的步骤，一个制备磁性离子液体的步骤，一个原料预处理的步骤，一个采用催化剂催化反应的步骤，一个将产品提纯的步骤， 在所述的制备HAP- Y -Fe2O3的步骤中，首先称取FeCl2.4H20和FeCl3.6H20,所述的FeCl2.4H20 和 FeCl3.6H20 的摩尔比为 1: 1.5~2.5，将 FeCl2.4H20、FeCl3.6H20 加入去离子水直至全部溶解，在室温并在氩气的保护下，将所得溶液分2-5批加入到质量百分比为20-35%的氨水溶液中，搅拌，搅拌的速度为250-400rpm，等黑色的沉淀物产生后，停止加入 FeCl2.4H20 和 FeCl3.6H20,10_35min 后，加入 Ca(NO3)2.4H20 和(NH4)2HPO4 的混合溶液调解PH至11-13，得到乳状的混合物，将所得的乳状的混合物加热至90°C-110°C，1-3小时后，将混合物冷却至室温，并陈化过夜，将所得的暗棕色沉淀物过滤，用去离子水反复洗涤直至中性，在室温下干燥，所合成的样品在250-400°C焙烧1-5小时，得到红褐色粉末 HAP- Y -Fe2O3 ； 在所述的制备1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的步骤中，首先称取(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑，所述的(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑的摩尔比为1:广1:2，将(3 -氯丙基)三乙氧基硅烷和N-甲基咪唑放置在高压釜中，抽真空并密封，加热至120°C _150°C，加热20-30h，粘性残留物用乙酸乙酯洗涤，在真空干燥箱中60-9 0°C干燥，得到产物1-甲基-3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物； 在所述的制备磁性离子液体的步骤中，先对HAP- Y -Fe2O3预激活，然后冷却，依次加入乙醇和1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物，在依次加入乙醇和1-甲基_3-(3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的过程中，按照HAP-Y-Fe2O3:乙醇:1_甲基-3-(3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物=1.2~1.5mmol:1ml:0.6~1.0mmol的比例分别量取乙醇的体积和称取1-甲基_3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物的质量，在回流温度80-95°C下搅拌18-20h，冷却，并将乙醇经过旋转蒸发仪蒸去，将溶剂除去后的固体用甲醇进行索氏提取，取固体，溶解在CH2Cl2中，加入Κ0Η，固体:(1-甲基-3 - (3 -丙基三乙氧基硅烷)咪唑氯化物:KOH的摩尔比为Ig:1 mmol:0.8~1.2 mmol，溶解后在室温下搅拌l_5h，然后将混合物过滤，洗涤至中性，减压干燥，得到需要的磁性离子液体； 在一个原料预处理的步骤中，将废PET用水冲洗干净，放入烘箱烘干，烘干后的废PET放入粉碎机中粉碎成边长为2-4mm的片状固体； 在一个采用催化剂催化反应的步骤中，分别称取PET、磁性离子液体和水，PET、磁性离子液体和水的质量比为1: (0.05~0.15):20-30，将取PET、磁性离子液体和水投入反应釜中，设定温度200~320°C、时间15-30h ； 在一个将产品提纯的步骤中，反应结束等反应釜至室温后，搅拌静置分层，对反应液进行抽滤，向滤液中加入质量百分比浓度为3-12%的NaOH水溶液再次抽滤，得滤液并向其中加入质量百分比浓度为2~25%的HCl水溶液，调节pH值至4，抽滤得到产物对苯二甲酸。
2.如权利要求1所述的一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于:在将固体溶解在CH2Cl2的过程中，按照固体的质量与CH2Cl2的体积比为Ig:18-25ml的比例量取CH2Cl2的体积。
3.如权利要求1所述的一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于:在所述的 Ca (NO3) 2.4H20 和(NH4) 2ΗΡ04 的混合溶液中，所述的 Ca (NO3) 2.4H20 和(NH4) 2ΗΡ04 摩尔比为 1:6。
4.如权利要求1所述的一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于:所述的乙醇的质量百分数大于99%。
5.如权利要求1所述的一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于:所述的HAP- Y -Fe2O3预激活是指在真空条件下，对HAP- Y -Fe2O3加热至180-250°C，加热2h_4h。
【文档编号】C07C31/20GK103641678SQ201310638098
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】张丽荣, 易封萍, 高洁, 邹建中 申请人:上海应用技术学院