基本信息
- 项目名称：
- 先醇后碱双解聚PET新工艺
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种优良的聚酯材料，性能稳定，广泛应用于饮料瓶、纺织、薄膜、合成纤维等方面，从而导致全球PET聚酯产量迅速增长，同时废旧PET的处理问题日益突出。由于其性质稳定使得物理方法和化学方法回收有一定的局限性。而本研究采用了一种常压、较低温、无污染的先醇后碱双解聚PET回收新工艺。简化工艺条件的同时，也较单纯的醇解或碱解等其他工艺更加符合PET解聚的反应机理。
- 详细介绍：
- PET作为饮料包装已经成为一种流行趋势,甚至在一些国家已经达到普及，而且PET是一种热塑性的线性聚酯、典型的高结晶性聚合物,是继美国食品和药品管理局和日本政府等国家禁止PVC用于食品和药品包装后,开发出来的一种无毒无味的食品包装。它具有抗冲击、透明、无毒、高阻隔性及价格低廉等优点,而且能够在较宽的温度范围保持优良的物理性能和力学性能,因此应用范围十分广泛。但是PET瓶不能反复使用，因此PET的回收利用成为了广泛的研究课题。 本研究采用了一种常压、较低温、无污染的先醇后碱双解聚PET回收新工艺。首先通过EG使PET醇解为低聚物和小分子，再通过氢氧化钠的碱解与浓硫酸的酸化等作用回收TPA和EG。简化工艺条件的同时，也较单纯的醇解或碱解等其他工艺更加符合PET解聚的反应机理。研究结果表明：194℃为最佳分解温度， 105%的氢氧化钠用量为最佳碱解用量，对苯二甲酸的回收率为92%，酸度值为617mgKOH/g。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、设计、发明的目的：PET是一种优良的结晶型聚酯材料，性能稳定被广泛应用，从而导致全球PET聚酯产量迅速增长，同时废旧PET的处理问题日益突出。我们的课题就是回收利用废旧PET！ 2、基本思路：常压，较低温度先醇后碱双解聚PET。首先通过EG是PET醇解为低聚物和小分子，再通过氢氧化钠的碱解与浓硫酸的酸化等作用回收TPA和EG。简化工艺条件的同时，也较单纯的醇解或碱解等其他工艺更符合PET解聚的反应机理。 3、创新点：本研究形成了一种不同于其他解聚方法的新工艺，其独特的工艺过程在PET解聚机理上较重庆大学的醇碱联合法解聚PET法更为合理。醇碱联合法将醇、碱等按比例直接形成复合体系，生成的对苯二甲酸附积在PET表面严重影响反应速度，而且反应过程中容易凝结，副反应不好控制，受PET的比表面积影响大。而且以往的水解、酸解、碱解PET需要高温高压，都不适合大规模生产。本研究确避开了这些问题，醇解的化学反应本质上起到物理作用，使其变为低聚物和小分子液态体系，第二步加入氢氧化钠更好的接触，侵入直接与低聚物和小分子反应，使生成对苯二甲酸钠无地可着。更加符合PET解聚从外至里的反应机理，非常适合大规模生产。 4、技术关键：将醇碱解聚方法的优点集于一身。醇的量和碱的量，以及初步醇解的反应温度都是影响反应和成品的主要因素。 5、主要技术指标：回收后的对苯二甲酸与标准红外光谱应一致；回收率在90%以上。
科学性、先进性
- 1、作品的科学性：PET聚酯塑料由于其具有高强度、高刚性、高透明性、良好的耐热性、尺寸稳定性和耐化学药品性等综合性能，极强的化学惰性使其很难被降解，而本方法通过先醇后碱双解法使降解过程主要先发生在PET碎片表面，由外向内进行，受动力学控制使颗粒表面粗糙程度加大，产生裂痕，脆化，最终成为小分子与少量低聚物的液体混合物。可以使碱解更充分更快更彻底的进行反应。 2、作品的先进性：以往的工艺，比如说重庆大学的路易斯碱法，是将醇碱等按比例直接形成复合体系，实验过程中很容易出现凝固，副反应不好控制，而且受PET表面比的影响大。本研究简化工艺的同时较单纯醇解或碱解等其他工艺更符合PET的解聚机理，尤其适合大规模工业化生产。 经过我们的工艺生产的对苯二甲酸纯度达到91.8%。对于所得的对苯二甲酸，可作为合成的聚酯树脂主要原料。
获奖情况及鉴定结果
- 1、查新：该作品于2011年3月18日在辽宁省电子技术情报所进行查新，查新结论：“先醇后碱双解聚PET新工艺”，国内文献检索中未见相同研究报道。 2、论文：该论文《先醇后碱双解聚PET新工艺》已于2011年3月投至《辽宁化工》收阅并且通过了初审，符合《辽宁化工》杂志用稿要求，拟在2011年 8月第 8期出版。 3、企业推广证明：2011年4月1日于沈阳瑞博塑胶有限公司出示的企业证明。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、技术特点及优势:以往回收PET聚酯的方法主要是物理方法将其熔融加工成填料或树脂混剂，使其在二次使用时有一定的局限性，而本方法将其解聚为对苯二甲酸可再进行二次聚合，比较以往方法使用率更高。 2、适用范围：适用于PET为主的废料回收 3、推广前景和经济效益预测：近年来，PET的产销量迅猛增加，产生的废PET聚酯也越来越多，废PET的循环利用日益受到人们的重视。目前国内PET回收瓶主要用于纺丝,也有将少量的废瓶片与新料混合造粒吹瓶,而由废瓶直接通过化学降解循环利用，实例应用还较少。由于目前石油资源紧缺，聚酯原料供给不足而废料又不能合理利用等问题的出现，使得对于PET的回收利用成为一个重要的研究课题，本项目是通过一种独特的化学方法将PET彻底解聚为单体，一定程度上减缓了减缓在聚酯产业中PET的原料不足每年都需大量进口的现状，以及缓解了在生产过程中过分依赖于石油中的对二甲苯，而废料又不合理利用的问题！
同类课题研究水平概述
- 1、国内现状 国内已研究或工业应用的PET化学解聚回收方法中，主要有水解、酸解、碱解等。这些方法均存在某些缺陷，如高温、高压、副反应多等。目前重庆大学的聚酯废料化学解聚新工艺-醇碱联合法解聚PET较为合理，以EG、路易斯碱为复合解聚体系，可常压、相对低温解聚PET。而经试验证实，实验过程中很容易出现凝固，副反应不好控制，而且受PET表面比的影响。 我国的PTA自给率仍低于50%，每年需要大量进口。对于PET废料的回收主要用于简单的物理方法回收，有一定的局限性。 2、国外现状 美国1980年开发甲醇醇解工艺，并工业化生产。 日本月岛机械公司用碳酸钠在一定条件下解聚PET得到EG和NaTAP，再根据两者不互溶原理用硫酸得到TPA。 意大利M&G公司从澳大利PETrecyle公司购买了一被称为Penew的专利利用乙二醇醇解法经过复杂的工艺得到PET。 近年来，国外解聚得到的初始产物大多数合成PET新料或提纯包装直接出口。从解聚到聚合的产业一体化少有。 3、新工艺 本研究形成了一种不同于其他解聚方法的废旧PET化学解聚工艺，即先醇后碱双解聚PET新工艺。醇解的化学反应本质上起到物理作用，使其变为低聚物和小分子液态体系，第二步加入氢氧化钠更好的接触，侵入直接与低聚物和小分子反应，使生成对苯二甲酸钠无地可着，更加符合PET解聚从外至里的反应机理，非常适合大规模生产。
