[发明专利]金属基离子液体催化剂及利用其降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体催化剂及其降解聚酯材料的方法。

背景技术

作为“白色污染”的主要组成之一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)主要来源于食品、饮料、医疗等领域的包装材料和PET生产与加工过程产生的废料。这些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。关于PET聚酯再资源化的研究，新型降解反应催化剂的开发始终是一个热点和难点问题。离子液体是一类环境友好型的新型催化剂，在合成领域和催化领域受到极大的青睐，但是目前为止，使用离子液体催化降解PET的报到为数不多，并且催化剂种类单调，如N-甲基丁基咪唑氯盐、N-甲基丁基咪唑溴盐等。这几种离子液体催化剂用于PET的降解反应用量是大且耗时长，如用N-甲基丁基咪唑氯盐催化PET醇解，催化剂用量大于10％，反应6小时以上，PET的转化率小于50％。

发明内容

本发明是要解决现有的降解PET的离子液体催化剂的用量大，反应时间长的技术问题，而提供金属基离子液体催化剂及利用其降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法。

本发明的金属基离子液体催化剂为中的或其中几种的组合，其中R₁为C₁-C₁₀的烷基链，R₂为C₁-C₁₀的烷基链，R₃为C₁-C₁₀的烷基链，n的取值是1～9的整数，m的取值是1～5的整数，M为Al³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺或Sn²⁺，X^-为Br^-，Cl^-或H₃CCOO^-，a₁的取值是0.1～3，a₂的取值是0.1～3，a₃的数值是0.1～3，b的数值是M的价电子数。

利用上述的金属基离子液体催化剂降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法按以下步骤进行：一、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属基离子液体催化剂和醇，其中金属基离子液体催化剂的质量是聚对苯二甲酸乙二醇酯质量的0.01％～9％，聚对苯二甲酸乙二醇酯与醇的质量比为1∶2.5～15；二、将步骤一称取的聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属基离子液体催化剂和醇加入到反应器中，加热至温度为90℃～210℃并搅拌0.5h～5h，完成聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解；其中步骤一中所述的醇为乙二醇、丙三醇或正丁醇。

其中步骤一中的聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子量为1.6×10⁴g/mol～2.6×10⁴g/mol。

本发明的降解聚对苯二甲酸乙二醇酯的金属基离子液体催化剂的合成的反应方程如下：

本发明的利用酯交换原理，在金属基离子液体催化剂的催化作用下，降解聚对苯二甲酸乙二醇酯。金属基离子液体催化剂的用量仅为聚对苯二甲酸乙二醇酯0.01％～9％，反应时间为0.5h～5h。本发明的方法条件温和，催化剂用量小，反应速度快(在0.5～5h之内使PET的转化率达到60％～100％，单体收率达20％～90％)，回收容易，无二次污染。

本发明可用于聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解，废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解回收利用。

具体实施方式