一种PET快速解聚和缩聚的连续工艺

allin2026-07-26  11


本发明属于pet回收利用,具体涉及一种pet快速解聚和缩聚的连续工艺。


背景技术:

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯(poly(ethylene terephthalate),pet)是目前聚酯材料中最主要的产品之一,具有质量轻、透光性好、耐磨性良好的特点,广泛应用于食品包装、纺织纤维等领域,生产消费市场的增加也造成了大量的废旧pet产品的剩余。pet中刚性对苯二甲酸结构形成的半结晶结构,有效地限制了主链的运动,使其成为综合性能优异的高分子材料,也正是因此,废旧pet在自然界中难以自然降解,直接填埋或焚烧会造成白色污染,并且产生有害气体。因此,回收废弃pet产品成为一个日益严峻的问题。

2、现有技术中,pet的回收有物理法和化学法。物理回收法又称机械回收法,是将废旧的pet进行分拣、清洁,去除非pet材质的其他杂质,然后将pet进行粉碎、熔融、再造粒的过程。目前国内pet回收主要以物理回收为主,不会改变pet的分子链,工艺流程简单,生产成本低,是一种降级回收,生产再生的pet材料杂质较多,无法用于直接接触食品的产业,且经多次物理回收后,再生pet产品质量和性能都将下降,再无回收利用价值,从而只能废弃成为白色污染源。化学法是指通过化学反应将pet的长链大分子转化为低聚物或单体等小分子产物,对小分子产物经分离提纯后再缩聚生产pet或其他增值产物的过程。化学回收能够实现pet的闭环循环,是真正意义上的100%回收方式。根据溶解剂的不同,可以分为水解、醇解、氨解和糖酵解四种办法。目前,醇解法效果较好,优势在于能耗低、反应条件温和,但解聚过程需要大量醇解剂,速率较低、无法连续化生产,且常用的醇解剂如eg,在挤出机达到pet熔点的温度下,会出现大量汽化现象,导致资源浪费、污染环境等。而且解聚和缩聚过程不连续化生产,这就导致聚合釜需要不断升温降温,解聚产物也需要被重新加热,造成能源的浪费。这些缺点制约了pet化学回收工艺的发展。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种pet快速解聚和缩聚的连续工艺。通过以对苯二甲酸双羟乙酯(bhet)为醇解剂,避免pet解聚过程中醇解剂汽化,结合缩聚工艺,解聚缩聚连续化操作可以提高废旧pet产品回收处理速率,提高经济效益。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:

3、一种pet快速解聚和缩聚的连续工艺,包括以下步骤:将pet与对苯二甲酸双羟乙酯混合,在热剪切流场下进行连续解聚反应,将解聚产物送入聚合反应容器中进行缩聚反应,完成pet快速解聚和缩聚。

4、本发明通过醇解剂bhet链上含有的端羟基可以进攻pet的长分子量上的酯键,从而实现解聚。常用的醇解剂如乙二醇(eg),在挤出机达到pet熔点的温度下,会出现大量汽化现象,导致无法计算过程中参与反应的醇的量。bhet的沸点较高,且为固体,可以与pet混合进入挤出机,避免以上现象的发生。采用bhet作为醇解剂时,获得的pet的解聚产物是对苯二甲酸乙二酯(bhet)的几聚体,后续聚合得到的高分子产品为纯的pet。

5、优选地,所述pet与所述对苯二甲酸双羟乙酯的质量比为100:(1~20)。

6、更优选地,所述pet与所述对苯二甲酸双羟乙酯的质量比为100:(5~10)。

7、本发明可以通过调控bhet的加入量来控制解聚产品分子量,从而制备不同性能的pet。

8、本发明选用的pet的数均分子量为10000~40000g/mol,解聚后的产物数均分子量为254~15000g/mol。

9、优选地,所述热剪切流场由带有啮合结构的设备提供。

10、更优选地,所述带有啮合结构的设备包括平行螺杆挤出机、密炼机或锥形螺杆挤出机。

11、当采用平行螺杆挤出机提供剪切流场时,平行螺杆挤出机的转速为30~300r/min,优选为120~180r/min。

12、使用平行螺杆挤出机作为反应器,利用其对于聚合物的熔融塑化能力和螺杆剪切流场,可以强化解聚反应,在极短的时间内实现高聚物向低聚物的转变,节省时间成本,获得的低聚物可以直接进行下一步缩聚反应,为工业上连续化处理废旧pet产品提供思路。通过改变平行螺杆挤出机的转速,可以改变pet在挤出机内的停留时间,即反应时间,从而控制得到不同数均分子量的低聚物。

13、优选地,所述热剪切流场的温度为200~300℃,停留时间为20~300s。

14、更优选地,所述热剪切流场的温度为240~280℃。

15、优选地,所述缩聚反应的温度为260~285℃,压力低于60pa,反应时间为1~3h。

16、优选地,所述缩聚反应进行时加入催化剂和稳定剂,其中,所述催化剂为sb2o3、sb(ac)3或钛酸四丁酯,所述稳定剂为磷酸三甲酯或磷酸三乙酯。

17、更优选地,所述催化剂、稳定剂与所述解聚产物的质量比为50~200ppm:50~200ppm:1。

18、本发明的有益技术效果如下:

19、本发明提供的pet快速解聚和缩聚的连续工艺可以将大分子pet解聚成低聚物并聚合成大分子再生pet。通过改变醇解剂加入量和醇解时间,可以控制解聚产物的分子量在1000-10000的跨度之间,再通过缩聚反应生成再生pet。本发明提供的醇解剂bhet可以取代eg用于解聚pet,可以很好地解决eg在挤出机中瞬间汽化挥发的问题,减少对环境的污染,为废旧pet的化学回收开拓了新思路。



技术特征:

1.一种pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,包括以下步骤:将pet与对苯二甲酸双羟乙酯混合,在热剪切流场下进行连续解聚反应,将解聚产物送入聚合反应容器中进行缩聚反应,完成pet快速解聚和缩聚。

2.根据权利要求1所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述pet与所述对苯二甲酸双羟乙酯的质量比为100:(1~20)。

3.根据权利要求2所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述pet与所述对苯二甲酸双羟乙酯的质量比为100:(5~10)。

4.根据权利要求1所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述热剪切流场由带有啮合结构的设备提供。

5.根据权利要求4所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述带有啮合结构的设备包括平行螺杆挤出机、密炼机或锥形螺杆挤出机。

6.根据权利要求1所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述热剪切流场的温度为200~300℃,停留时间为20~300s。

7.根据权利要求6所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述热剪切流场的温度为240~280℃。

8.根据权利要求1所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述缩聚反应的温度为260~285℃,压力低于60pa,反应时间为1~3h。

9.根据权利要求1所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述缩聚反应进行时加入催化剂和稳定剂,其中,所述催化剂为sb2o3、sb(ac)3或钛酸四丁酯,所述稳定剂为磷酸三甲酯或磷酸三乙酯。

10.根据权利要求9所述的pet快速解聚和缩聚的连续工艺,其特征在于,所述催化剂、稳定剂与所述解聚产物的质量比为50~200ppm:50~200ppm:1。


技术总结
本发明公开了一种PET快速解聚和缩聚的连续工艺,属于PET回收利用技术领域。所述PET快速解聚和缩聚连续工艺的步骤包括:将PET与对苯二甲酸双羟乙酯混合,在热剪切流场下进行连续解聚反应,将解聚产物送入聚合反应容器中进行缩聚反应,完成PET快速解聚和缩聚。本发明提供的醇解剂BHET可以取代EG用于解聚PET,可以很好地解决EG在挤出机中瞬间汽化挥发的问题,减少对环境的污染,为废旧PET的化学回收开拓了新思路。

技术研发人员:赵玲,郑伟中,王涵,奚桢浩,孙伟振
受保护的技术使用者:华东理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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