聚对苯二甲酸乙二酯的解聚制造技术

本发明专利技术涉及聚合物的解聚和用于生产聚合物的起始物料的回收。本发明专利技术还涉及聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的解聚和对苯二甲酸及乙二醇的回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚对苯二甲酸乙二酯的解聚相关申请的交叉引用本申请是2015年7月9日提交的美国申请序号14/795,116的部分继续申请，该美国申请在此通过引用以其全文并入本文。
本专利技术涉及聚合物的解聚和用于生产新聚合物的起始物料的回收。本专利技术还涉及聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的解聚以及对苯二甲酸和乙二醇的回收。
技术介绍
PET再循环法分为四组，即一级、二级、三级和四级再循环。
技术实现思路
一方面，是一种将包含酯官能团的聚合物解聚成用于生产新聚合物的相应醇和羧酸组分的方法，其包括将该聚合物与以下物质的混合物进行混合：(i)用于溶胀该聚合物的非极性溶剂；和(ii)能够破坏该酯官能团的、由醇和氢氧化物的混合物组成的试剂；其中该混合持续足以使至少一部分所述聚合物解聚成相应的醇和羧酸组分的时间，并且其中该方法在未进行外部加热的情况下进行。在一些实施方案中，所述醇与氢氧化物的混合物与所述非极性溶剂同时加入到所述聚合物中。在一些实施方案中，所述非极性溶剂与醇之比为约1:10至约1:50(v:v)。在一些实施方案中，所述聚合物与所述非极性溶剂、氢氧化物和醇混合约0h至约5h。在一些实施方案中，所述聚合物与所述非极性溶剂、氢氧化物和醇在大气压下混合。在一些实施方案中，所述能够溶胀聚合物的非极性溶剂是卤化溶剂。在一些实施方案中，所述醇是直链C1-C4醇。在一些实施方案中，所述氢氧化物选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氢氧化铵及其组合。在一些实施方案中，所述聚合物呈废料形式。在一些实施方案中，所述废料进一步包含碎屑(debris)，该碎屑不包括包含酯官能团的聚合物。在一些实施方案中，所述碎屑包括瓶盖、胶、纸、残留液体和污垢中的至少一种。在一些实施方案中，所述包含酯官能团的聚合物是聚对苯二甲酸乙二酯，并且用于生产聚合物的相应醇和羧酸组分是对苯二甲酸或其盐和乙二醇。在一些实施方案中，从解聚过程获得的对苯二甲酸或其盐含有小于约1％的杂质(w/w)。在一些实施方案中，所述杂质包含间苯二甲酸、邻苯二甲酸、4-甲基苯甲酸、4-甲酰基苯甲酸和金属中的至少一种。在另一方面，是一种将包含酯官能团的聚合物解聚成用于生产新聚合物的相应醇和羧酸组分的方法，其包括将所述聚合物与以下物质的混合物进行混合：(i)用于溶胀该聚合物的、约3％至约5％(vol.)的非极性溶剂，其中该非极性溶剂是卤化溶剂；(ii)约95％至约97％(vol.)的直链C1-C4醇；和(iii)氢氧化物；其中该混合持续约1h；并且其中该方法在未进行外部加热的情况下进行。在一些实施方案中，所述包含酯官能团的聚合物是聚对苯二甲酸乙二酯，并且用于生产聚合物的起始物料是对苯二甲酸或其盐和乙二醇。在一些实施方案中，从解聚过程获得的对苯二甲酸或其盐含有小于约1％的杂质(w/w)。在一些实施方案中，所述杂质包含间苯二甲酸、邻苯二甲酸、4-甲基苯甲酸、4-甲酰基苯甲酸和金属中的至少一种。在另一方面，是一种将聚对苯二甲酸乙二酯解聚成对苯二甲酸或其盐和乙二醇的方法，其包括将聚对苯二甲酸乙二酯与以下物质的混合物进行混合：(i)用于溶胀该聚合物的、约3％至约5％(vol.)的非极性溶剂，其中该非极性溶剂是卤化溶剂；(ii)约95％至约97％(vol.)的直链C1-C4醇；和(iii)氢氧化物；其中该混合持续约1h；并且其中该方法在未进行外部加热的情况下进行。具体实施方式许多酯转化为酸和醇的过程是通过将该酯在碱和醇的混合物中煮沸来进行的。然而，一些酯的转化非常困难，聚酯转化成其相应的酸和二醇也是如此。聚酯通常不溶于用来将酯转化成醇和酸的溶剂中。此外，聚酯通常是高度结晶的，进一步限制了其溶解度，并且阻碍了碱对酯键的攻击。通常缩写为PET的聚对苯二甲酸乙二酯(有时书写为聚(对苯二甲酸乙二酯))是聚酯家族中最常见的热塑性聚合物树脂，并且用于服装用纤维、盛装液体和食品的容器、制造用的热成型以及与玻璃纤维组合用于工程树脂。它还具有如下品牌名称：或全球大部分PET产量用于合成纤维(超过60％)，瓶子生产约占全球需求量的30％。聚酯占全球聚合物产量的约18％，且为第三大产量的聚合物；聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)则分别为第一和第二位。PET由单体对苯二甲酸乙二酯的聚合单元组成，具有重复(C10H8O4)单元(式I)：根据其加工和热历史，聚对苯二甲酸乙二酯既作为无定形(透明)聚合物也作为半结晶聚合物而存在。根据其晶体结构和粒径的不同，半结晶材料可以呈现透明(粒径<500nm)或不透明及白色(粒径至多达几微米)。其单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯任选地通过对苯二甲酸与乙二醇之间的酯化反应来合成，其中水作为副产物，或者通过乙二醇与对苯二甲酸二甲酯之间的酯交换反应来合成，其中甲醇作为副产物。聚合是通过单体的缩聚反应(在酯化/酯交换后立即完成)，水作为副产物。由于PET是一种极好的防水防潮材料，因此由PET制成的塑料瓶被广泛用于软饮料。对于某些专用瓶，例如指定作为啤酒容器的专用瓶，PET将附加聚乙烯醇(PVOH)层夹在其间以进一步降低其透氧性。双轴定向PET膜(通常因其一种商品名而为人所知：)可以通过向其上蒸发金属薄膜而铝化，以降低其渗透性并使其具有反射性和不透明性(MPET)。这些性质适用于许多应用，包括柔性食品包装和隔热。由于其高机械强度，故PET膜通常用于胶带应用，如磁带的载体或压敏胶粘带的背衬。它被用来制作摇粒绒织物。非定向PET片材可以通过热成型制造整装式塔盘和泡罩包装。当使用可结晶的PET时，由于托盘可以承受冷冻和烘箱焙烤的温度，因此其可用于冷冻餐。与透明的无定形PET相反，可结晶的PET或CPET往往呈黑色。PET还被用作薄膜和太阳能电池的基底。一级再循环：一级再循环也被称为再挤出，是最古老的再循环PET的方式。它是指与原始产品具有相似特征的废料的“厂内”再循环。此方法确保简易性和低成本，但需要未受污染的废料，并且只处理单一类型的废物，使其无法成为受回收站欢迎的选择。二级再循环：二级再循环也被称为机械再循环，于1970年代商业化。它涉及聚合物与其污染物的分离以及通过机械装置将其再加工成颗粒。机械再循环步骤包括废物的分选和分离、污染物去除、通过压碎和研磨减小尺寸、通过加热挤出，以及重整。废物越复杂且被污染，机械再循环越难。二级再循环的主要问题是固体废物的不均匀性，以及每次再循环时产品性能的下降。由于聚合中的反应在理论上都是可逆的，因此热量的使用导致光氧化和机械应力，从而引起产品性能劣化。另一个问题是由于具有相同类型的树脂却具有不同颜色的废物而产生不希望的灰色。三级再循环：三级再循环通常被称为化学再循环，涉及PET聚合物链的转化。通常借助于溶剂离解链裂解，该过程可以是全部解聚成其单体或部分解聚成其低聚物和其他工业化学品。由于PET是具有功能性酯基团的聚酯，因此其可以被一些试剂如水、醇、酸、二醇和胺裂解。此外，PET是通过可逆的缩聚反应形成的，所以通过加入缩合产物将反应推向反方向，可将其转化为其单体或低聚物单元。然后将这些低分子产物纯化并作为原料再利用以生产高质量的化学产品(Carta等人,2003,EnvironmentalScienceAndPollutionResearch,Vol.10,No.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将包含酯官能团的聚合物解聚成用于生产新聚合物的相应醇和羧酸组分的方法，其包括将所述聚合物与以下物质的混合物进行混合：(i)用于溶胀所述聚合物的非极性溶剂；和(ii)用于破坏所述酯官能团的、由醇和氢氧化物的混合物组成的试剂；其中，所述混合持续足以使至少一部分所述聚合物解聚成相应的醇和羧酸组分的时间；且其中，所述方法在未进行外部加热的情况下进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 US 14/795,1161.一种将包含酯官能团的聚合物解聚成用于生产新聚合物的相应醇和羧酸组分的方法，其包括将所述聚合物与以下物质的混合物进行混合：(i)用于溶胀所述聚合物的非极性溶剂；和(ii)用于破坏所述酯官能团的、由醇和氢氧化物的混合物组成的试剂；其中，所述混合持续足以使至少一部分所述聚合物解聚成相应的醇和羧酸组分的时间；且其中，所述方法在未进行外部加热的情况下进行。2.如权利要求1所述的方法，其中所述醇与所述氢氧化物的混合物与所述非极性溶剂同时加入到所述聚合物中。3.如权利要求1所述的方法，其中所述非极性溶剂与醇之比为约1:10至约1:50(v:v)。4.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物与所述非极性溶剂、所述氢氧化物和所述醇混合约0h至约5h。5.如权利要求4所述的方法，其中所述聚合物与所述非极性溶剂、所述氢氧化物和所述醇在大气压下混合。6.如权利要求1所述的方法，其中所述用于溶胀所述聚合物的非极性溶剂是卤化溶剂。7.如权利要求1所述的方法，其中所述醇是直链C1-C4醇。8.如权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化物选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氢氧化铵及其组合。9.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物呈废料形式。10.如权利要求9所述的方法，其中所述废料进一步包含碎屑，该碎屑不包括包含酯官能团的聚合物。11.如权利要求10所述的方法，其中碎屑包括瓶盖、胶、纸、残留液体和污垢中的至少一种。12.如权利要求1所述的方法，其中所述包含酯官能团的聚合物是聚对苯二甲酸乙二酯，并且其中用于生产聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈特姆·埃萨达姆，
申请(专利权)人：循环产业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US