一种催化废尼龙6降解回收ε-己内酰胺的方法技术

本发明专利技术涉及一种催化废尼龙６降解回收ε－己内酰胺的方法。属于高分子聚合物回收应用技术领域。本发明专利技术的工艺特点是以水为反应介质，并加入不产生污染的催化剂磷钨杂多酸，在高温高压反应釜中于２８０－３３０℃下使之反应，反应时间０．５－２ｈ。然后采用碱液中和，再用有机溶剂萃取，将所得的萃取液在７０－９０℃旋转蒸馏出萃取溶剂，所得到微黄色固体ε－己内酰胺用去离子水清洗溶解后，放入８５－１００℃真空干燥器中脱水、干燥，最终得到产品固体ε－己内酰胺。本发明专利技术能实现尼龙６快速降解，ε－己内酰胺产率可达到７０％－８１％。本发明专利技术不仅可回收作为化工原料的ε－己内酰胺。而且可减少白色污染有利于保护环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种废尼龙6降解回收s-己内酰胺的方法。属于高分子聚合物回收应用技术 领域。
技术介绍
尼龙6 (又称聚酰胺6)，半透明至不透明微黄或乳白色热塑性树脂。是一类重要的工程 塑料，具有良好的耐磨性、自润滑性、耐溶剂性。广泛应用于人们的生产和生活的各个领域。 特别是随着近年来电子产品、汽车工业、机械、纤维等行业的迅猛发展。对尼龙6的需求量 明显增加。这给消费后对尼龙6的处理带来巨大压力。由于其在自然条件下降解比较困难， 目前主要采用焚烧及填埋的处理方法。但是，土地资源日趋紧缺，直接填埋不仅占用大量土 地。而且会污染地下水资源。给人们的健康带来严重威胁。焚烧会产生大量有害气体，给环 境带来二次污染。因此，重新回收利用这些废弃物资源显得尤为重要。这不仅可以减少环境 问题，同时也是解决当前资源紧缺问题的一个重要举措。聚合物回收主要分为物理回收和化学回收。机械再生是目前常用的物理回收方法，即 对塑料进行直接循环利用或进行简单加工后加以利用。然而由于其二次产品质量较差限制 了其发展。随着近年来的资源紧缺问题日趋严重。化学降解聚合物回收单体及小分子物质 受到广泛关注。s-己内酰胺是尼龙的聚合单体。是重要的有机化工原料。目前工业主要采用 苯、环己烷、甲苯等为原料经过氧化、酮肟化、贝克曼重排等步骤来生产己内酰胺。其存 在过程复杂、副反应多、污染等问题。大大提高了其生产成本。因此，采用化学方法降解 尼龙6回收己内酰胺具有广阔的应用前景。目前，对尼龙6的降解研究主要有直接热解、热氧化降解、热催化降解、水解及酸解 等技术。直接热解和热氧化降解都是国内外研究较多的方法。其由于条件需要高温条件， 且降解过程中存在酰胺键和C-C键断裂的方式。因此，产物比较复杂。 催化降解能有效地降低尼龙6的降解温度。且催化剂的引入可以大大加强降解产物的选择 性，副反应少。目前用于对尼龙6降解的催化剂主要有苛性钠、固体磷酸、KOH/NaOH低 熔共聚物、K2C03等。然而由于高温催化降解条件下存在炭化，催化剂活性等问题。限制 了其发展。以水为反应介质对尼龙降解克服了以上的缺点。而且水不产生污染。但其存在 反应时间长、产率低的缺点。传统的酸性催化剂由于存在二次污染、后处理困难也限制了 其发展。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种在水体系中催化尼龙6降解回收e-己内酰胺单体的方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种催化废尼龙6降解回收S-己内酰胺的方法。其特征在于具有以下的工艺过程和步骤a,将废尼龙6粉粒料放在一定量的水中，以水反应介质，并加入不产生污染的催化剂磷钨 杂多酸，废尼龙6粉粒料与水的质量比为1: 10-15;催化剂磷钨酸的加入量为水的质量的 0.3-0.5%;将上述混合物放置于高温高压反应釜中，在反应温度280-330'C下使之反应，反应 时间0.5-2h。b，上述反应结束后，将反应釜冷却至室温，得到淡黄色透明液体。过滤除去液体表面少量 的固体漂浮物。c，将上述所得淡黄色透明液体采用0.1mol/L碱液进行中和后，取少量样品采用HPLC进 行产物检测，分析己内酰胺的产率及纯度。d，然后采用有机溶剂进行萃取，将液体产物与萃取溶剂按照体积比1: 2萃取三次。合并 萃取液。在70-9(TC温度条件下旋转蒸馏出萃取剂。得到微黄色固体s-己内酰胺单体。将得到 的固体采用去离子水清洗和溶解。放入85-10(TC真空千燥器中脱水、干燥。最终得到纯度较 高的微黄色固体e-己内酰胺。所述的用于中和的碱液可为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述的萃取有机溶剂为苯或氯仿。本专利技术方法具有的优点和特点如下所述(1) 本技术工艺路线副反应少，反应速率快。得到的s-己内酰胺产率高。产品纯度高。(2) 和传统的酸性催化剂相比，磷钨杂多酸的酸性和催化活性高。且热稳定高。催化过程 中用量少。当作为固载酸催化剂时，可重复回收利用。大大减少生产成本。(3) 以磷钨杂多酸为催化剂催化废尼龙6降解回收是一种环境友好的绿色工艺。克服了传 统酸性催化剂二次污染、后处理困难的缺点。(4) 和非催化条件下相比，在相同的降解条件下加入催化剂后s-己内酰胺的产率可提高约 4.9-12.6%。本专利技术方法中，利用催化剂磷钨杂多酸(HPW)在水介质条件下，尼龙6 (聚酰胺6) 的催化降解化学反应式如下—-NH(CH2)5CO——尼龙6s-己内酰胺附图说明图1为在28(TC催化反应条件下和非催化条件下的s-己内酰胺产率比较曲线图。 图2为在33(TC催化反应条件下和非催化条件下的s-己内酰胺产率比较曲线图。具体实施例方式现将本专利技术的实施例叙述如下实施例l将废尼龙6与水按照质量比h 12，催化剂按水质量的0.5%比例加入高温高压反应釜中。 将反应釜放入预先设定好反应温度的电炉中，反应温度为280'C，反应时间2h.反应结束后将 反应釜冷却至室温。得到淡黄色透明液体。过滤除去液体表面少量的固体漂浮物。液体产物 采用0.1mol/LNaOH溶液进行中和后，取少量样品采用HPLC进行产物检测，分析己内酰胺 的产率及纯度。初产物中己内酰胺产率可达70.5%。初产物纯度为90.6%。然后对液体产物 采用苯进行萃取，将液体产物与苯溶剂按照体积比1: 2萃取三次。合并萃取液。在85'C温 度条件下旋转蒸馏出萃取剂。部分萃取剂可重新回收利用。得到微黄色固体状的e-己内酰胺。 将得到的固体采用去离子水清洗溶解。放入95'C真空干燥器中脱水、干燥。得到微黄色固体 s-己内酰胺。 实施例2将废尼龙6与水按照质量比1: 12，催化剂按水质量的0.3%比例加入高温高压反应釜中。 将反应釜放入预先设定好反应温度的电炉中，反应温度为30(TC，反应时间1.511.反应结束后 将反应釜冷却至室温。得到淡黄色透明液体。过滤除去液体表面少量的固体漂浮物。液体产 物采用0.1mol/LNaOH溶液进行中和后，取少量样品采用HPLC进行产物检测，分析己内酰 胺的产率及纯度。初产物中己内酰胺产率可达71.49%。初产物纯度为92.8%。然后对液体 产物采用苯进行萃取，将液体产物与苯溶剂按照体积比l: 2萃取三次。合并萃取液。在85'C 温度条件下旋转蒸馏出萃取剂。部分萃取剂可重新回收利用。得到微黄色固体状的e-己内酰 胺。将得到的固体采用去离子水清洗溶解。放入95'C真空干燥器中脱水、干燥。得到微黄色 固体s-己内酰胺。 实施例3将废尼龙6与水按照质量比1: 12，催化剂按水质量的0.3%比例加入高温高压反应釜中。 将反应釜放入预先设定好反应温度的电炉中，反应温度为31(TC，反应时间75min.反应结束 后将反应釜冷却至室温。得到淡黄色透明液体。过滤除去液体表面少量的固体漂浮物。液体 产物采用0.1mol/LNaOH溶液进行中和后，取少量样品采用HPLC进行产物检测，分析己内酰胺的产率及纯度。初产物中己内酰胺产率可达77.67%。初产物纯度为93.5%。然后对液 体产物采用苯进行萃取，将液体产物与苯溶剂按照体积比1: 2萃取三次。合并萃取液。在 9(TC温度条件下旋转蒸馏出萃取剂。部分萃取剂可重新回收利用。得到微黄色固体状的s-己 内酰胺。将得到的固体采用去离子水清洗溶解。放入IO(TC真空干燥器中脱水、干燥。得到 微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化废尼龙６降解回收ε－己内酰胺的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：　ａ．将废尼龙６粉粒料放在一定量的水中，以水反应介质，并加入不产生污染的催化剂磷钨杂多酸，废尼龙６粉粒料与水按质量比为１∶１０－１５；催化剂磷钨酸的加入量为水的 质量的０．３－０．５％；将上述混合物放置于高温高压反应釜中，在反应温度２８０－３３０℃下使之反应，反应时间０．５－２ｈ。　ｂ．ｂ，上述反应结束后，将反应釜冷却至室温，得到淡黄色透明液体。过滤除去液体表面少量的固体漂浮物；　ｃ．ｃ ，将上述所得淡黄色透明液体采用０．１ｍｏｌ／Ｌ碱液进行中和后，取少量样品采用ＨＰＬＣ进行产物检测，分析己内酰胺的产率及纯度；　ｄ．ｄ，然后采用有机溶剂进行萃取，将液体产物与萃取溶剂按照体积比１∶２萃取三次。合并萃取液。在７０－９０℃温 度条件下旋转蒸馏出萃取剂。得到微黄色固体ε－己内酰胺单体。将得到的固体采用去离子水清洗溶解。放入８５－１００℃真空干燥器中脱水、干燥。最终得到纯度较高的微黄色固体ε－己内酰胺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晋阳，金鹿江，刘桂洋，李志，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]