CN116550316A - 一种光致变色二氧化钛及其制备方法与在光热催化聚酯回收中的应用 - Google Patents

一种光致变色二氧化钛及其制备方法与在光热催化聚酯回收中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光致变色二氧化钛及其制备方法与在光热催化聚酯回收中的应用。本发明通过多元醇辅助法制备光致变色二氧化钛,受光激发后,电子从价带激发到导带,产生光生电子和空穴,光生空穴被多元醇配体捕获,而光生电子则迁移到二氧化钛催化剂表面,将二氧化钛晶体表面的钛离子还原,原位产生氧空位,这是与现有二氧化钛不同的地方,其中大量氧空位的形成,不仅拓宽了催化剂的吸光范围,还增加了催化位点的数目,有助于吸附和活化聚酯分子,提高催化性能。近似本发明利用光致变色催化剂催化聚酯醇解的技术至今未见报道。

Description

一种光致变色二氧化钛及其制备方法与在光热催化聚酯回收 中的应用
技术领域
本发明涉及一种光致变色二氧化钛作为光热催化剂,催化聚酯醇解的方法,涉及高分子降解、绿色催化技术领域。
背景技术
随着聚酯工业的迅猛发展,聚酯废弃塑料用量急剧增加,大量的聚酯塑料排放到自然环境中,严重威胁生态安全和人类健康。与此同时,用于合成聚酯的石油资源有限且需求不断增加,环境污染和资源短缺这两大问题对聚酯工业发展产生很大的影响。因此,实现聚酯回收利用的化学循环对于聚酯工业发展日益重要。化学回收法可以将聚酯废料转化为单体,由该单体重塑得到的聚酯产品可以达到与原生聚酯几乎相同的品质,但化学回收法面临着能耗高、效率低、生产成本高等挑战。光热催化是聚酯化学回收是指将清洁的太阳能转化为热能,用于驱动催化反应。与传统的热催化相比,在能源的利用上具有很大优势。同时,光热催化反应中存在独特的光热局域效应可以提升聚酯废弃塑料的降解效率。目前,光热催化聚酯塑料化学回收研究的核心是光热催化剂开发,但高效的聚酯化学回收光热催化剂的设计和制备仍然是这项技术实用化的一个重要挑战,它是决定该项技术得以实际应用的关键因素。
发明内容
本发明研究了一种高效、稳定且可循环利用的光致变色二氧化钛催化剂,以醇为溶剂,在温和反应条件下,应用于光热催化聚酯降解的反应中,该技术操作简单、成本低廉、环境友好且可循环利用。
本发明采用如下技术方案:
一种光致变色二氧化钛,其制备方法包括以下步骤,通过多元醇辅助还原法制备光致变色二氧化钛。本发明光致变色二氧化钛的具体制备方法是:首先将钛盐(比如四氯化钛)与多元醇混合,形成含钛的多元醇配合物;然后在空气中水解、缩合,得到光致变色二氧化钛。多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、三缩乙二醇,优选一缩二乙二醇。
本发明公开的光致变色二氧化钛不仅拓宽了催化剂的吸光范围,还增加了催化位点的数目,有助于吸附和活化聚酯分子,提高催化性能。利用光致变色催化剂催化聚酯醇解的技术至今未见报道。
本发明公开了上述光致变色二氧化钛光热催化聚酯降解制备酯单体的方法,包括以下步骤:将聚酯、多元醇和光致变色二氧化钛加入光热反应器中,醇解反应,然后过滤,分离出未反应的聚酯颗粒和澄清滤液;然后将未反应的聚酯颗粒洗涤干净并干燥,将得到的澄清滤液经过冷却结晶、过滤、干燥,得到酯单体。多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、三缩乙二醇等,优选乙二醇。
本发明使用的聚酯可以为废旧聚酯,也可为非废旧聚酯;废旧聚酯可以是生产过程中产生的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸等废料,也可以是含有大量杂质(油、各种无机填料、颜料,以及其他聚合物)的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸等废料。降解聚酯时进行酯交换反应得到酯单体,实现聚酯的化学回收,其中酯单体包括对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯、乳酸乙酯、双酚A等。
本发明中,所述多元醇用量是聚酯质量的2~5倍,优选4倍。所述催化剂用量为聚酯质量的0.4%~4%,优选1%~2%,最优选2%。所述醇解反应的温度为140~190 ℃,优选150~190 ℃,最优选190 ℃。所述醇解反应的时间为5~30 min,优选10~30 min,最优选30 min。
本发明的显著特点是首次采用光致变色催化剂加速光热催化聚酯降解反应。该方法具有反应条件温和、催化剂活性高、用量低、产物产率高且能够循环利用等优点。通过光致变色效应与光热效应的结合,极大的提高了光热转化效率和聚酯降解效率,同时反应还可在常压下进行,易于实现大规模的工业化生产。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为TiO2-DEG纳米晶体的合成示意图和TEM图。
图2为TiO2-DEG的光致变色以及光热升温曲线。
图3为本发明催化剂与商业催化剂(P25)在光照不同时间下对PET的降解率(转化率)。
图4为本发明催化剂得到的产物对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体的核磁谱图。
图5为本发明催化剂光活化机理示意图。
具体实施方式
光热催化聚酯化学回收的第一步是光的吸收及转化,如何拓展催化剂的光吸收范围和如何提高催化剂的光热转化效率,是这一步骤的重点;第二步是在催化剂表面催化反应物分子发生反应,如何增加催化剂对聚酯分子的吸附和活化效率是这一步的关键。本发明利用氧化物半导体催化剂的光致变色反应在材料表面原位引入氧空位,不仅拓宽了催化剂的吸光范围,而且还有助于吸附和活化聚酯分子,从而在光热催化聚酯化学回收反应中同时实现高光热转化性能和高催化性能。有效地解决了上述提出的两步关键问题。本发明将通过以下实施例做进一步的说明,这些实施例仅用于举例说明本发明的主要技术特征和工艺优势,但本发明并不仅限于下述实施例。本发明采用的原料为现有产品,具体制备方法以及测试方法为常规技术。废旧聚酯购自昆山圣德力化工材料有限公司,大小与指甲盖近似;光热反应在常压、常规搅拌下、空气中进行,利用300W氙灯进行光照(无需其他加热方式),利用ATEST探温仪测试反应体系温度。通过称量质量,计算得到的PET的转化率(CPET)和BHET的产率(YBHET):
W0为PET初始质量,Wt为降解结束时PET的剩余质量;WBHET、WPET、MWPET、MWBHET分别为BHET的质量、初始PET的质量、PET重复单元的分子量(192.2)以及BHET分子量(254.2)。
制备例
0.4 mL四氯化钛(TiCl4)加入40 mL一缩二乙二醇(DEG)中,50 ℃分散5 min,然后加入0.4 mL水,于220 ℃反应3 h,得到产物TiO2-DEG纳米晶体,为光致变色二氧化钛催化剂,用丙酮洗4次去除多余DEG,产物分散在乙二醇中,浓度20 mg/mL。
参见图1,TiO2-DEG纳米晶体的合成示意图和TEM图。
参见图2,室温下,用模拟太阳光(0.65 W/cm2)照射TiO2-DEG乙二醇分散液(1wt%),溶液变色,溶液在30 min后升温至190 ℃,重复5次。
典型实施例
将0.5 g废弃PET颗粒、20 mg光致变色二氧化钛催化剂以及2 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,用模拟太阳光(0.65 W/cm2)照射,反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体(BHET)。
将上述模拟太阳光(0.65 W/cm2)照射替换为油浴(190 ℃),作为对照。
以商业二氧化钛P25替换本发明光致变色二氧化钛催化剂,作为对照,其中光强提升为0.82 W/cm2
参见图3,为本发明催化剂与商业催化剂(P25)在光照不同时间下对PET的降解率,本发明催化剂30 min内取得100%的PET降解效果;图4为得到的产物对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体的核磁图。
实施例1
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体。在此条件下,PET的降解率为100%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为95.99%。作为对照,本课题组之前公开的方法,需要60min才可实现95.39%的BHET产率。
查阅文献,现有降解PET的公开技术效果如下:
可以看出,本发明半小时取得95.99%的单体收率明显优于现有技术。
实施例2
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应20 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为90.05%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为82.47%。
实施例3
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应10 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为79.63%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为65.29%。
实施例4
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应5 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为62.75%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为47.81%。
实施例5
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至180 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为87.39%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为78.58%。
实施例6
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至170 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为73.17%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为65.26%。
实施例7
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至160 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为66.53%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为59.03%。
实施例8
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至150 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为54.60%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为45.79%。
实施例9
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至140 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为40.60%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为32.73%。
实施例10
将5 g废弃PET颗粒、0.08 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为94.70%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为86.10%。
实施例11
将5 g废弃PET颗粒、0.06 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为87.09%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为75.92%。
实施例12
将5 g废弃PET颗粒、0.04 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为76.45%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为66.57%。
实施例13
将5 g废弃PET颗粒、0.02 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为67.80%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为55.31%。
对比例1
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于油浴中加热,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHET的产率。在此条件下,PET的降解率为20.84%,单体对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯的产率为5.79%。
实施例14
将5 g废弃聚碳酸酯(PC)颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PC颗粒并进行干燥;将滤液加入乙酸乙酯萃取,白色单体双酚A沉淀析出。随后经过过滤、水洗和干燥后得到纯双酚A单体。通过称量质量,计算得到的PC的转化率和双酚A的产率。在此条件下,PC的降解率为100%,单体双酚A单体的产率为93.27%。
实施例15
将5 g废弃聚乳酸(PLA)颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g乙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PLA颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,淡黄色单体乳酸乙酯沉淀析出。随后经过过滤、水洗和干燥后得到纯乳酸乙酯单体。通过称量质量,计算得到的PLA的转化率和乳酸乙酯的产率。在此条件下,PLA的降解率为100%,单体乳酸乙酯单体的产率为94.25%。
实施例16
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g丙二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟丙基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟丙基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHPT的产率。在此条件下,PET的降解率为100%,单体对苯二甲酸双(2-羟丙基)酯的产率为94.71%。
实施例17
将5 g废弃PET颗粒、0.10 g光致变色二氧化钛催化剂以及20 g丁二醇加入配有探温仪和磁力搅拌的光热反应器中,再将反应器放置于300 W氙灯光源下光照,待体系升温至190 ℃后,反应30 min;反应结束后,抽滤分离出未反应的PET颗粒并进行干燥;将抽滤分离的澄清滤液自然冷却,有白色对苯二甲酸双(2-羟丁基)酯晶体析出;随后经过抽滤、水洗和干燥后得到纯对苯二甲酸双(2-羟丁基)酯单体;通过称量质量,计算得到的PET的转化率和BHBT的产率。在此条件下,PET的降解率为100%,单体对苯二甲酸双(2-羟丁基)酯的产率为92.11%。
在光辐照下,本发明的二氧化钛催化剂受光激发后,电子从价带激发到导带,产生光生电子和空穴,光生空穴被多元醇配体捕获,而光生电子则迁移到二氧化钛催化剂表面,将二氧化钛晶体表面的钛离子还原,原位产生氧空位,这是与现有二氧化钛不同的地方,大量氧空位的形成,不仅可以拓宽了催化剂的吸光范围,还增加了催化位点的数目,有助于吸附和活化聚酯分子,提高催化性能,参见图5。近似本发明利用光致变色催化剂催化聚酯醇解的技术至今未见报道。
本发明提供了一种光致变色氧化钛催化废弃聚酯醇解方法的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径众多,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变化,这些改进和变化都包含在本发明的技术范围内。

Claims (10)

1.一种光致变色二氧化钛的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,通过多元醇辅助还原法制备光致变色二氧化钛。
2.根据权利要求1所述光致变色二氧化钛的制备方法,其特征在于,首先将钛盐与多元醇混合,形成含钛的多元醇配合物;然后在空气中水解、缩合,得到光致变色二氧化钛。
3.根据权利要求1所述光致变色二氧化钛的制备方法,其特征在于,钛盐为四氯化钛;多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、三缩乙二醇。
4.根据权利要求1所述光致变色二氧化钛的制备方法制备的光致变色二氧化钛。
5.权利要求4所述光致变色二氧化钛在降解聚酯中的应用。
6.利用权利要求4所述光致变色二氧化钛降解聚酯的方法,其特征在于,包括以下步骤:将聚酯、多元醇和光致变色二氧化钛加入光热反应器中,醇解反应,完成聚酯的降解。
7.利用权利要求4所述光致变色二氧化钛降解聚酯制备酯单体的方法,其特征在于,包括以下步骤:将聚酯、多元醇和光致变色二氧化钛加入光热反应器中,醇解反应,得到酯单体。
8.根据权利要求6或者7所述的方法,其特征在于,所述聚酯为废旧聚酯或者非废旧聚酯;多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、三缩乙二醇。
9.根据权利要求6或者7所述的方法,其特征在于,所述多元醇用量为聚酯质量的2~5倍;所述光致变色二氧化钛的用量为聚酯质量的0.4%~4%;所述醇解反应的温度为140~190℃,时间为5~30 min。
10.根据权利要求6或者7所述的方法,其特征在于,所述醇解仅在光照下进行。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006335856A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Kumamoto Technology & Industry Foundation ポリエステルの解重合方法、その方法を用いたポリエステルモノマーの回収方法
CN102701985A (zh) * 2012-06-12 2012-10-03 唐海峰 一种醇解pet 聚酯制备环氧树脂固化剂的方法
CN109021268A (zh) * 2018-09-04 2018-12-18 山东大学 一种快速响应光致变色凝胶膜材料的制备方法
CN113603584A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 苏州大学 一种光热降解聚酯的方法
CN113753947A (zh) * 2021-09-06 2021-12-07 山东大学 自掺杂TiO2-x纳米颗粒/氧化还原染料光致变色体系及其应用
CN114849714A (zh) * 2022-05-27 2022-08-05 南京大学 一种醇解pet的固体碱催化剂的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006335856A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Kumamoto Technology & Industry Foundation ポリエステルの解重合方法、その方法を用いたポリエステルモノマーの回収方法
CN102701985A (zh) * 2012-06-12 2012-10-03 唐海峰 一种醇解pet 聚酯制备环氧树脂固化剂的方法
CN109021268A (zh) * 2018-09-04 2018-12-18 山东大学 一种快速响应光致变色凝胶膜材料的制备方法
CN113603584A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 苏州大学 一种光热降解聚酯的方法
CN113753947A (zh) * 2021-09-06 2021-12-07 山东大学 自掺杂TiO2-x纳米颗粒/氧化还原染料光致变色体系及其应用
CN114849714A (zh) * 2022-05-27 2022-08-05 南京大学 一种醇解pet的固体碱催化剂的制备方法

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