CN112473749B - 一种绿色复合介质及其制备方法与应用及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绿色复合介质，复合介质由胺、卤化铝和醇在室温和惰性气氛下混合反应得到。所述胺、卤化铝和醇的摩尔比为1:1.5~3:10~100，所述卤化铝为三氯化铝、三溴化铝和三碘化铝中的一种，所述醇为一元醇、二元醇、一元硫醇和二元硫醇中的一种。同时本发明还提供了其制备方法及应用、应用方法。本发明提供的绿色复合介质，与传统反应体系相比，其制备原料易得、操作简便、成本较低，具有较好的稳定性；本发明采用绿色复合介质作为溶剂和催化剂，能够完成聚酯类塑料的高效降解，反应条件温和，无需高温高压，技术更加绿色环保；测试结果表明，聚酯类塑料的降解率可达到95%以上，复合介质能够循环利用，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于废料回收加工领域，具体涉及到一种绿色复合介质及其制备方法与应用及应用方法。
背景技术
塑料制品是现代经济发展和社会生活中的重要化学材料之一，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等聚酯类化合物是塑料制品最为常见的化学成分。虽然这些物质一般不会对环境造成直接的危害，但是相关的废弃物对大气和微生物的抵抗性很强，在自然界中可以稳定存在数十年。另外，随着塑料制品生产和使用规模的不断扩大，其废弃物的数量极其巨大。因此，从环境保护和生态效应的长远角度考虑，需要对聚酯类塑料的废弃物进行回收处理。
目前，聚酯类塑料的处理方法主要有填埋、焚烧以及化学降解三种主要方式。填埋和焚烧法虽然较为简单，但是浪费了大量土地资源，对环境也有一定的污染，而化学降解则是最为有效的途径。根据反应原料的不同，可以将化学降解方法分为三类，分别是水解法、醇解法和氨(胺)解法。值得注意的是，这些反应过程中使用的溶剂或催化剂多为酸、碱和有机物。这些体系的化学稳定性普遍较低，大都存在着易燃、易挥发、污染重的问题，不利于环境保护。同时，部分反应的温度较高，可达200℃以上，能耗高、操作较为复杂。所以，客观上需要开发更为高效、环保的反应体系和方法。
近年来的研究表明，一些离子液体型介质可作为绿色溶剂和催化剂应用于化学反应过程中，反应温度为100℃左右，无需高温高压条件，反应过程温和、环保性好。然而，此类体系的成本较高，大部分反应的降解效率较低，缺乏系统的调控方法，反应体系有待进一步回收利用。因此，需要继续加强对反应介质的研发，提高体系的溶解与催化能力，建立较为完善的实验方法和条件，进一步降低反应成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色复合介质及其制备方法，同时提供其降解聚酯类塑料的应用和应用方法。
一种绿色复合介质，复合介质由胺、卤化铝和醇在室温和惰性气氛下混合反应得到。
进一步地，所述胺、卤化铝和醇的摩尔比为1:1.5～3:10～100。
进一步地，所述胺的分子结构为 其中，R 1 代表氢原子或烃基，R 2 代表氢原子或烃基，R 3 代表烃基；所述卤化铝为三氯化铝、三溴化铝和三碘化铝中的一种。
进一步地，所述醇为一元醇、二元醇、一元硫醇和二元硫醇中的一种。
进一步地，所述室温为10～35℃，惰性气氛为氩气、氦气和氮气中的一种。
进一步地，所述一元醇的分子结构为R─OH，二元醇的分子结构为HO─R─OH，一元硫醇的分子结构为R─SH，二元硫醇的分子结构为HS─R─SH，其中，R代表烃基。
所述的绿色复合介质的制备方法，包括以下步骤：在室温和惰性气氛下，胺、卤化铝和醇以摩尔比1:1.5～3:10～100混合反应，得到绿色复合介质。
所述的绿色复合介质在降解聚酯类塑料的应用。
利用所述的绿色复合介质降解聚酯类塑料的方法，包括以下步骤：
1)在惰性气氛下，将聚酯类塑料加入绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为50～150℃的条件下搅拌反应1～5h；
2)将步骤1)的溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到纯度较高的聚酯单体，同时实现复合介质的再生和循环利用。
进一步地，步骤1)中，聚酯类塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯中的一种，聚酯类塑料的加入量为绿色复合介质总质量的3～10％，惰性气氛为氩气、氦气和氮气中的一种。
因此，与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1)本发明提供的绿色复合介质，与传统反应体系相比，其制备原料易得、操作简便、成本较低，具有较好的稳定性。
2)本发明采用绿色复合介质作为溶剂和催化剂，能够完成聚酯类塑料的高效降解，反应条件温和，无需高温高压，技术更加绿色环保。
3)测试结果表明，聚酯类塑料的降解率可达到95％以上，复合介质能够循环利用，具有较高的应用价值。
具体实施方式
本发明通过以下实施例加以说明，但本发明并不仅局限于以下实施例，所有符合前后所述宗旨的实施办法均在本发明的技术范围内。
本发明中，若无特别指出，所述绿色复合介质反应条件均应视为室温下进行，室温的温度范围为10～35℃。
实施例1
一种绿色复合介质及其制备方法，在氮气气氛下，正丁胺、三溴化铝和乙醇以摩尔比1:2:20混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为50℃的条件下搅拌反应4h；其中聚对苯二甲酸乙二醇酯的加入量为绿色复合介质总质量的3％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解率为96.4％。
实施例2
一种绿色复合介质及其制备方法，在氩气气氛下，二乙胺、三氯化铝、乙二醇以摩尔比1:3:100混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氩气气氛下，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为80℃的条件下搅拌反应3h；其中聚对苯二甲酸乙二醇酯的加入量为绿色复合介质总质量的10％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解率为95.6％。
实施例3
一种绿色复合介质及其制备方法，在氦气气氛下，三丙胺、三碘化铝、1,4-丁二醇以摩尔比1:1.5:50混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氦气气氛下，将聚碳酸酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为150℃的条件下搅拌反应1h；其中聚碳酸酯的加入量为绿色复合介质总质量的5％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚碳酸酯的降解率为97.2％。
实施例4
一种绿色复合介质及其制备方法，在氩气气氛下，正己胺、三溴化铝、1,2-乙二硫醇以摩尔比1:2.2:60混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氩气气氛下，将聚碳酸酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为100℃的条件下搅拌反应2h；其中聚碳酸酯的加入量为绿色复合介质总质量的6％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚碳酸酯的降解率为96.1％。
实施例5
一种绿色复合介质及其制备方法，在氦气气氛下，N,N-二甲基丁胺、三氯化铝、正戊硫醇以摩尔比1:2.3:80混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氦气气氛下，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为120℃的条件下搅拌反应2h；其中聚对苯二甲酸乙二醇酯的加入量为绿色复合介质总质量的6％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚对苯二甲酸乙二醇酯的降解率为97.4％。
实施例6
一种绿色复合介质及其制备方法，在氮气气氛下，二正丁胺、三碘化铝、1,3-丙二硫醇以摩尔比1:1.8:10混合反应，得到绿色复合介质。
利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的应用和应用方法，包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将聚碳酸酯加入上述绿色复合介质中，在气压为0.1MPa和温度为70℃的条件下搅拌反应5h；其中聚碳酸酯的加入量为绿色复合介质总质量的8％。
2)上述溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体。经过表征，聚碳酸酯的降解率为95.6％。
Claims (2)
1.利用绿色复合介质降解聚碳酸酯类塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在惰性气氛下，将聚碳酸酯类塑料加入绿色复合介质中，在气压为0.1 MPa和温度为100℃或70℃的条件下搅拌反应2h或5 h；
2）将步骤1）的溶液体系通过过滤、蒸馏进行分离提纯，得到聚酯单体；
绿色复合介质由胺、卤化铝和醇在室温和惰性气氛下混合反应得到；所述胺、卤化铝和醇的摩尔比为1:1.8~2.3:10~80；所述胺的分子结构为；其中，R1代表氢原子或烃基，R2代表氢原子或烃基，R3代表烃基；所述卤化铝为三氯化铝、三溴化铝和三碘化铝中的一种；所述醇为一元硫醇和二元硫醇中的一种；所述室温为10~35℃，惰性气氛为氩气、氦气和氮气中的一种；所述一元硫醇的分子结构为R─SH，所述二元硫醇的分子结构为HS─R─SH，其中，R代表烃基。
2.如权利要求1所述的利用绿色复合介质降解聚酯类塑料的方法，其特征在于，步骤1）中，聚碳酸酯类塑料的加入量为绿色复合介质总质量的6%或8%，惰性气氛为氩气和氮气中的一种。
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