CN114230857A - 一种通过高温溶胀作用快速降解pet的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化技术领域，涉及一种PET降解的方法，具体涉及一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法。将PET颗粒、催化剂、反应溶剂加入反应容器中，PET颗粒在亚临界条件下通过高温溶胀作用被降解，反应结束后，将反应液稀释、分离，滤液经浓缩结晶得到单体产品BHET。一方面，本发明提供了一种PET降解的新方式，在亚临界条件下通过高温溶胀作用，改变了反应状态，极大地增加了PET颗粒在EG中的比表面积和反应物之间的接触面积，促进PET颗粒从表面和内部同时降解，提高了反应速率；另一方面，在降解反应中，催化剂用量低、反应时间短、BHET收率高，极大减少了催化剂的应用成本，促进了工业化进程。
Description
技术领域
本发明属于催化技术领域，涉及一种降解PET的方法，具体涉及一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法。
背景技术
PET是优良的热塑性塑料之一，作为各种包装材料和塑料制品在满足人们需求的同时，因为其难以降解的特性也造成了大量的废弃物堆积和环境污染，给自然环境带来极大危害，引起了全世界的关注，已经成为科学界亟待解决的重要问题。目前中国每年消费的PET瓶在1000万吨左右，大约产生2230万吨的碳排放，对气候问题具有直接影响；而且随着社会发展和生活水平提高，PET材料的使用量将会逐年攀升，必然造成更大的环境问题。所以，对废旧PET进行回收再利用是必不可少的。
在现有的研究中，PET的回收再利用方法主要分为物理法和化学法。其中物理法具有设备简单，操作容易和成本较低的优势，但是其产品存在很多限制，不能应用于食品级的材料，只能够降级使用，而且再生产品的机械性能和化学稳定性都有所降低，大大限制了再生产品的应用。而化学法回收是通过一定的化学反应将PET降解为单体化工原料，具有应用广泛，附加值高，可无限循环使用等优势，是目前研究的重点。在化学法的研究中，主要的化学回收途径有超临界法，氨解法，水解法和醇解法等。其中乙二醇（EG）醇解法与其他化学方法相比具有溶剂稳定，不腐蚀设备，产品应用广泛，可连续操作等一系列优势，是研究最多的方法之一，非常适合工业化推广。
在EG醇解法的研究中，目前主要集中在两个方面，分别是强化方法和催化剂的开发。首先，关于强化方法的研究有很多，如微波增强、超临界、紫外增强等，都能很好地促进PET的醇解，缩短反应时间。例如在微波加热下用EG降解PET，可将反应时间缩短到30 min，而传统加热则需要8～9 h。但是这类辅助加强降解的方式往往需要增加新的设备以确保PET可以在短时间内降解，无形中增加了设备成本，阻碍了工业化进程。而在催化剂开发的研究中，有很多不同类型的催化剂已经成功应用于PET的醇解过程，如低共熔溶剂，离子液体（ILs），金属盐类，纳米材料等。例如以一类不含金属的胆碱基ILs作为催化剂用于PET的醇解反应时，在最佳条件下，5.0 g PET在180 ℃下反应4 h后完全转化，对苯二甲酸二羟乙酯（BHET）的产率可以达到85.2%。虽然关于PET醇解的研究已经取得了很多成果，但是考虑到经济性和可持续性，很多应用的催化剂依然存在醇解时间长，催化剂热稳定性差，循环性能差，BHET收率低等急需解决的问题。特别是过长的反应时间会导致BHET产品和EG的变色，影响后续产品的利用。所以，开发一种可以在很短的时间内完全降解PET并获得高BHET收率的方法是十分迫切的。而为了实现这样的目标就必须从创新PET的反应方式和开发高效的催化剂两方面共同努力。
众所周知，PET的醇解过程基本上是一个“固液反应”，PET颗粒的表层随着反应进行在EG中逐渐破碎，脱落成更小的颗粒，直至完全降解；而PET醇解的机理基本上是基于EG分子被活化形成氢键和催化剂对PET中羰基官能团的攻击。因此，为了在短时间内完全降解PET并获得高的BHET收率也必须从这两方面着手。根据现有研究，与EG分子形成氢键需要高电负性原子的存在，如O原子，而攻击PET中羰基氧的能力需要正电负性原子的存在，如过渡金属。此外，反应速率的快慢也与反应物之间的接触程度密切相关。为了进一步提高PET的醇解效率，缩短反应时间，有必要尽可能地增加反应物之间的接触面积。所以，结合PET颗粒本身的物理特性和醇解反应过程，在亚临界条件下通过高温溶胀的方式增加PET颗粒的比表面积和反应物之间的接触面积，将“固液反应”变为“液液反应”，进而提高PET颗粒在EG中的反应速率是十分可行的。
因此，本发明提出了一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法。
发明内容
针对现有技术中PET降解反应使用的催化剂依然存在醇解时间长，催化剂热稳定性差，循环性能差，BHET收率低等，特别是过长的反应时间会导致BHET产品和EG的变色，影响后续产品的利用的技术问题，本发明提出一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法。
在亚临界条件下通过高温溶胀作用极大地增加醇解反应过程中PET的比表面积和反应物之间的接触面积，促使传统的“固液反应”向“液液反应”转变；进而在具有优异催化剂活性和热稳定性的催化剂的催化作用下快速降解PET。
本发明的反应通式为：
本发明所使用的催化剂中以具有高热稳定性和高催化活性的“Finke”构型的K10[M4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O(M=Zn、Mn、Co、Ni或Cu)杂多酸作为高温下PET醇解的催化剂，同时PET降解反应催化剂还可以为其他多种在200 ℃以上具有高热稳定性的催化剂，如醋酸锌、磁性氧化铁、杂多酸离子液体（[PyPs]3[SiW11Zn]）等，但并不仅限于此。
杂多酸催化剂的制备过程主要分为两步。第一步：利用钨酸钠（Na2WO4-2H2O），浓磷酸（H3PO4）和浓乙酸（CH3COOH）制备白色固体Na8HPW9O34。第二步：通过Na8HPW9O34和锌盐（如氯化锌（ZnCl2））的反应制备杂多酸催化剂K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O的粗产物，然后将固体产物重新溶解在5-10 mL热水中并在5 ℃下重新结晶，收集白色晶体并在80℃的真空干燥箱中干燥2 h，最终得到白色固体催化剂产品。其他过渡金属取代的杂多酸催化剂则根据类似方法合成。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：将PET颗粒、催化剂、反应溶剂加入反应容器中，PET颗粒在亚临界条件下通过高温溶胀作用被降解，反应结束后，将反应液稀释、分离，滤液经浓缩结晶得到单体产品BHET。
所述催化剂为“Finke”构型的杂多酸、醋酸锌、磁性氧化铁或杂多酸离子液体中的任意一种。
所述“Finke”构型的杂多酸分子式为K10[M4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O，其中M为Zn、Mn、Co、Ni或Cu中的任意一种。
所述杂多酸离子液体为[PyPs]3[SiW11Zn]。
所述反应溶剂为乙二醇。
所述亚临界条件的反应温度为200-240℃，亚临界条件的反应时间为1-10min，
所述催化剂的用量为PET质量的0.5-4.0%。
所述PET颗粒在亚临界条件醇解反应初期通过高温溶胀作用发生了形态变化。
上述高温溶胀所需要的时间为1-5 min，温度为200-240 ℃。
上述形态变化为溶胀后PET固体的比表面积为0.22-2.93 m2/g，孔径为0.7-17.83nm。
反应结束后，PET聚酯的转化率和BHET产物的选择性分别根据公式（1）（2）计算：
其中，X表示加入反应器中PET的初始质量，Y表示PET未降解的质量。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法在亚临界条件下为PET醇解提供了一种新的降解方式。该降解方式不仅可以极大增加PET在EG中的比表面积，形成大量的孔洞（溶胀后固体的比表面积为0.22-2.93 m2/g，孔径为0.7-17.83 nm），促进PET颗粒从表面和内部同时降解；同时增加反应物之间的接触面积，提高了反应速率。
2、本发明方法在高温溶胀作用下可以将传统的“固液反应”转变为“液液反应”，进一步促进了PET的醇解反应，使PET可以在极短的时间内完全降解，且获得超过90 %的BHET收率。
3、本发明方法中使用的“Finke”构型的杂多酸催化剂不仅能与EG分子形成大量氢键，而且还具有四个过渡金属活性位点优异和热稳定性；在亚临界条件下通过高温溶胀作用进行PET降解时，“Finke”构型杂多酸催化剂具有催化剂用量低、反应时间短、BHET收率高、环境友好和超过30次的循环使用性能的优势，极大减少了催化剂的应用成本和固废产生，促进了工业化进程。
4、本发明方法还适用于其他多种在200 ℃以上具有高热稳定性的催化剂，如醋酸锌、磁性氧化铁和杂多酸离子液体（[PyPs]3[SiW11Zn]）等，都可以将PET在极短的时间内完全降解，并获得高的BHET收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例使用的“Finke”构型杂多酸催化剂K10[M4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O（M=Zn、Mn、Co、Ni或Cu）的红外光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为10 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为86.18 %。
对“Finke”构型杂多酸催化剂进行了红外光谱测定，如图1所示。
实施例2
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为92.83 %。
实施例3
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为7 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为84.97 %。
实施例4
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为6 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为55.21 %。
实施例5
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为5 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，溶胀后固体的比表面积为1.23 m2/g，平均孔径为9.88 nm，单体BHET产品的收率为22.13 %。
实施例6
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为4 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为37.24 %，溶胀后固体的比表面积为1.17 m2/g，平均孔径为11.18 nm，单体BHET产品的收率为12.92 %。
实施例7
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为3 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为16.61 %，溶胀后固体的比表面积为2.93 m2/g，平均孔径为17.83 nm，单体BHET产品的收率为8.76 %。
实施例8
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为2 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为1.2 %，溶胀后固体的比表面积为0.43 m2/g，平均孔径为10.35 nm，单体BHET产品的收率为0.66 %。
实施例9
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为230 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，单体BHET产品的收率为63.69 %。
实施例10
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为220 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为66.15 %，单体BHET产品的收率为29.34 %。
实施例11
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为210 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为9.74 %，单体BHET产品的收率为2.51 %。
实施例12
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为200 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为8.39 %，单体BHET产品的收率为1.09 %。
实施例13
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.005 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为27.82 %。
实施例14
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.015 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为54.53 %。
实施例15
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.025 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为91.47 %。
实施例16
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.03 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为90.60 %。
实施例17
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.04 g K10[Zn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为87.65 %。
实施例18
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Co4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为38.99 %。
实施例19
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Ni4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为48.91 %。
实施例20
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Cu4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为58.50 %。
实施例21
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g K10[Mn4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O催化剂和4.0 gEG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为8 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为85.97 %。
实施例22
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g [PyPs]3[SiW11Zn]杂多酸离子液体催化剂和4.0 g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为10 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00%，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为92.15 %。
实施例23
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g 醋酸锌催化剂和4.0 g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为10 min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为91.47 %。
实施例24
一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，步骤如下：
将1.0 g 40-60目的PET颗粒、0.02 g 磁性氧化铁催化剂和4.0 g EG加入到30 mL耐压玻璃反应器中，利用高温硅油对其进行加热，设置反应温度为240 ℃，反应时间为10min。待实验结束后，稀释反应液，将低聚物和未反应的PET进行分离后并干燥称重。滤液经过浓缩结晶后得到BHET单体产品。此时，PET颗粒的转化率为100.00 %，无未反应的固体，单体BHET产品的收率为90.53 %。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于，步骤如下：将PET颗粒、催化剂、反应溶剂加入反应容器中，PET颗粒在亚临界条件下通过高温溶胀作用被降解，反应结束后，将反应液稀释、分离，滤液经浓缩结晶得到单体产品BHET。
2.根据权利要求1所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述催化剂为“Finke”构型的杂多酸、醋酸锌、磁性氧化铁或杂多酸离子液体中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述“Finke”构型的杂多酸分子式为K10[M4(H2O)2(PW9O34)2]-H2O，其中M为Zn、Mn、Co、Ni或Cu中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述杂多酸离子液体为[PyPs]3[SiW11Zn]。
5.根据权利要求1所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述反应溶剂为乙二醇。
6.根据权利要求1所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述亚临界条件的反应温度为200-240℃，亚临界条件的反应时间为1-10min。
7.根据权利要求1所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述催化剂的用量为PET质量的0.5-4.0%。
8.根据权利要求1所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述PET颗粒在亚临界条件醇解反应初期通过高温溶胀作用发生了形态变化。
9. 根据权利要求8所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述高温溶胀所需要的时间为1-5 min，温度为200-240 ℃。
10. 根据权利要求8所述的通过高温溶胀作用快速降解PET的方法，其特征在于：所述形态变化为溶胀后PET固体的比表面积为0.22-2.93 m2/g，孔径为0.7-17.83 nm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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