CN111793199B - 一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂及制备方法 - Google Patents

一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂及制备方法，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶8％～11％、三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯4％～6％、三羟甲基丙烷4.5％～6％、季戊四醇19％～21％、硫酸锂1％～1.5％、苯甲酸3％～5％、顺丁烯二酸酐5％～6.5％、二甲苯43％～55.5％。本发明以废旧聚酯塑料瓶为原料，通过添加多元醇、催化剂等进行醇解、酯交换反应制得聚酯多元醇，接着加入顺丁烯二酸酐等进行反应，从而在聚酯多元醇中引入双键，制得可紫外光固化聚合反应的聚酯多元醇不饱和树脂。

Description

一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂及制备方法
技术领域
本发明属于光固化涂料、新材料、化学化工领域，特别涉及一种回收利用废旧聚酯塑料瓶制备紫外光固化树脂的方法。
背景技术
聚酯塑料瓶因其质轻、价廉、强度高、透明度高、阻隔性能好以及易于回收利用等优异性能，在饮料、调味品、日化用品和医药品的包装中，得到越来越广泛的应用。近年来，国内聚酯塑料瓶的产量急剧攀升，已成为最主要的饮料包装容器之一，不仅广泛用于碳酸饮料、瓶装水、调味品、化妆品、白酒等产品的包装，而且经过特殊处理的聚酯塑料瓶还用于果汁、茶饮料、瓶酒的包装。因此，对市场上大量存在的废旧聚酯塑料瓶进行回收利用，不但可以减少环境污染，而且可以变废为宝，具有广阔的市场应用前景。
目前常用于聚酯塑料瓶回收利用的方法有以下几种：①物理利用方法。废旧聚酯塑料瓶经过直接掺混、共混、造粒等简单的物理处理后制成再生切片，作为次档产品可用于纺墼、拉膜和工程塑料等，实现二次利用。②化学循环利用方法。1)水解法：在不同的酸碱介质中将废旧聚酯塑料瓶水解为对苯二甲酸和乙二醇单体，而对苯二甲酸和乙二醇直接合成聚酯塑料瓶；2)酸性水解法：用硫酸作催化剂，在在85℃～90℃条件下制得对苯二甲酸和乙二醇单体；3)碱性水解法：在NaOH溶液中，于200℃高温条件下水解聚酯塑料瓶，解聚产物为对苯二甲酸铵盐溶液；4)中性水解法：在无酸碱作催化剂，中性条件下用水或水蒸气直接解聚聚酯塑料瓶，合成聚酯单体；5)甲醇解聚法：废旧聚酯塑料瓶在甲醇溶液中醇解得到对苯二甲酸甲醇酯和乙二醇，可用于PET的再聚合；6)乙二醇解聚法：该方法一般在180℃～250℃，0.1MPa～0.6MPa下进行，解聚的主要产物为对苯二甲酸乙二醇酯，直接用作合成PET的原料；7)超临界乙二醇解聚法：该方法醇解废弃聚酯塑料瓶的解聚产物主要为对苯二甲酸二乙醇酯，其次为少量的苯甲酸乙酯、1,1-二乙氧基乙烷以及乙二醇等。
紫外光固化树脂又称光敏树脂，是一种受紫外光照射后，能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物，是一种相对分子量较低的感光性树脂，具有可进行光固化的反应性基团，如不饱和双键或环氧基等。紫外光固化树脂是光固化涂料的基体树脂，被广泛应用于光固化涂料、油墨、胶黏剂等领域。因此，回收利用废旧聚酯塑料瓶并将其制备成可紫外光固化的树脂，具有非常广阔的市场应用前景，然而，至目前为止还没有与其相关的文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂及制备方法，以废旧聚酯塑料瓶为原料，制得可紫外光固化聚合反应的聚酯多元醇不饱和树脂。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶8％～11％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯4％～6％、三羟甲基丙烷4.5％～6％、季戊四醇19％～21％、硫酸锂1％～1.5％、苯甲酸3％～5％、顺丁烯二酸酐5％～6.5％、二甲苯43％～55.5％。
一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将废旧聚酯塑料瓶、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇和硫酸锂放置于带有循环冷却装置的容器中，进行反应；
步骤二，加入二甲苯，进行回流反应；
步骤三，依次加入苯甲酸、顺丁烯二酸酐，继续回流反应；
步骤四，去除二甲苯，得到所述紫外光固化树脂。
所述步骤一中，首先将废旧聚酯塑料瓶进行水洗、剪碎、烘干处理。
所述步骤一中，反应条件为：在210℃条件下反应1.5小时。
所述步骤二中，回流反应的条件为：降温至200℃，回流反应1.5小时。
所述步骤三中，继续回流反应的条件为：在200℃条件下继续回流反应50分钟。
所述步骤四中，在0.1MPa负压下抽除二甲苯。
有益效果：本发明以废旧聚酯塑料瓶为原料，通过添加多元醇、催化剂等进行醇解、酯交换反应制得聚酯多元醇，接着加入顺丁烯二酸酐等进行反应，从而在聚酯多元醇中引入双键，制得可紫外光固化聚合反应的聚酯多元醇不饱和树脂。本发明通过将各组分含量限定在上述范围内，所制备的聚酯多元醇不饱和树脂具有纯度高(达98.5％)，光固化聚合后柔韧性佳、附着力强、耐热性能佳等优异性能，同时其生产成本控制在较低的范围内。
附图说明
图1为不同三(2-羟乙基)异氰尿酸酯添加量条件下制备的多元醇不饱和树脂图；其中，a：三(2-羟乙基)异氰尿酸酯添加量为4％，b：三(2-羟乙基)异氰尿酸酯添加量为6％；
图2聚酯多元醇不饱和树脂经紫外光固化聚合反应后形成的漆膜图；其中，a为实施例1的产物；b实施例2的产物；
图3聚酯多元醇不饱和树脂经紫外光固化聚合反应后形成的漆膜经过200℃耐热试验后的图；其中，a为实施例1的产物；b实施例2的产物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的解释。
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
本实施例的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶8％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯4％、三羟甲基丙烷4.5％、季戊四醇19％、硫酸锂1％、苯甲酸3％、顺丁烯二酸酐5％，其余为二甲苯，合计100％。
制备方法为：首先将废旧聚酯塑料瓶进行水洗、剪碎、烘干处理，准确称取废旧聚酯塑料瓶、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇和硫酸锂放置于带有循环冷却装置的三口烧瓶中，在210℃条件下反应1.5小时，加入二甲苯，并降温至200℃，回流反应1.5小时后，依次加入苯甲酸、顺丁烯二酸酐，在200℃条件下继续回流反应50分钟，在0.1MPa负压下抽除二甲苯溶剂，制得可紫外光固化聚合反应的聚酯多元醇不饱和树脂。
实施例2
本实施例的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶11％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯6％、三羟甲基丙烷6％、季戊四醇21％、硫酸锂1.5％、苯甲酸5％、顺丁烯二酸酐6.5％，其余为二甲苯，合计100％。
制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶9％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯5％、三羟甲基丙烷5％、季戊四醇20％、硫酸锂1.2％、苯甲酸4％、顺丁烯二酸酐5.5％，其余为二甲苯，合计100％。
制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶10％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯4.5％、三羟甲基丙烷5.5％、季戊四醇20％、硫酸锂1％、苯甲酸4.5％、顺丁烯二酸酐6％，其余为二甲苯，合计100％。
制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例的紫外光固化树脂，其原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶10.5％、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯5.5％、三羟甲基丙烷4.5％、季戊四醇21％、硫酸锂1.3％、苯甲酸3.5％、顺丁烯二酸酐6％，其余为二甲苯，合计100％。
制备方法同实施例1。
从图1中可见：利用废旧聚酯塑料瓶制备聚酯多元醇不饱和树脂过程中，随着三(2-羟乙基)异氰尿酸酯添加量的增加，聚酯多元醇树脂的颜色也随之加深，但是树脂仍为澄清透明的。
从图2中可见：本发明所制备的聚酯多元醇不饱和树脂经过紫外光照射后，可进行聚合反应并附着在木板上，形成均匀的漆膜。
从图3中可见：本发明所制备的聚酯多元醇不饱和树脂经紫外光固化聚合反应后形成的漆膜经过200℃耐热试验后，漆膜能保持完整，未出现脱落的迹象，说明该漆膜具有较高的热稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将废旧聚酯塑料瓶、三（2-羟乙基）异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇和硫酸锂放置于带有循环冷却装置的容器中，进行反应；
步骤二，加入二甲苯，进行回流反应；
步骤三，依次加入苯甲酸、顺丁烯二酸酐，继续回流反应；
步骤四，去除二甲苯，得到所述紫外光固化树脂；
所述紫外光固化树脂的原料由以下质量百分比的组分组成：废旧聚酯塑料瓶8%~11%、三（2-羟乙基）异氰尿酸酯4%~6%、三羟甲基丙烷4.5%~6%、季戊四醇19%~21%、硫酸锂1%~1.5%、苯甲酸3%~5%、顺丁烯二酸酐5%~6.5%、二甲苯43%~55.5%。
2.根据权利要求1所述的以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，首先将废旧聚酯塑料瓶进行水洗、剪碎、烘干处理。
3.根据权利要求1所述的以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，反应条件为：在210℃条件下反应1.5小时。
4.根据权利要求1所述的以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，回流反应的条件为：降温至200℃，回流反应1.5小时。
5.根据权利要求1所述的以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，继续回流反应的条件为：在200℃条件下继续回流反应50分钟。
6.根据权利要求1所述的以废旧聚酯塑料瓶为原料的紫外光固化树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，在0.1 MPa负压下抽除二甲苯。
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