SI9800060A - Solvoliza polietilentereftalata z uporabo mikrovalov kot vira termične energije - Google Patents

Abstract

Opisan je postopek solvolitske depolimerizacije polietilentereftalata (PET) z uporabo mikrovalovnega valovanja kot vira termične energije. Reakcija je bila izvedena v visokotlačnem fluoropolimernem reaktorju ob prisotnosti katalizatorja (cinkov(II)acetat) in z uporabo magnetnega mešala. Z opisanim sistemom smo dosegli kratke reakcijske čase, med 3 in 10 minut, v katerih je bila dosežena popolna degradacija PET. Uporabljeni solvolitski reagenti so bili: metanol, propilenglikol in polietilenglikol.ŕ

Description

SOLVOLIZA POLIETILENTEREFTALATA Z UPORABO MIKROVALOV KOT VIRA TERMIČNE ENERGIJE

Izum opisuje postopek solvolitske depolimerizacije polietilentereftalata z uporabo mikrovalovnega valovanja kot vira energije. Polietilentereftalat (v nadaljnjem tekstu PET) je poliestrski polimerni material, ki ga uprabljamo za proizvodnjo embalaže, predvsem plastenk za pijače. Razširjena uporaba tega materiala je povzročila razvoj reciklažnih postopkov, tako da je PET danes eden najbolj recikliranih polimerov. Manjši del odpadkov iz PET recikliramo po mehanskih postopkih, medtem ko je večina predelana kemijsko v postopkih solvolize. Solvoliza je kemijski postopek pri katerem solvolitski reagent reagira s polimerno verigo in jo pri tem krajša. Končni produkti solvolize PET so monomeri, njihovi derivati ali oligomeri, ki so nadalje uporabni.

Depolimerizacija PET s solvolizo temelji na reakcijskem mehanizmu v katerem hidroksilna funkcionalna skupina solvolitskega reagenta (alkohol ali glikol) napade in razcepi estrsko vez in na ta način skrajša polimerno verigo. V danes znanih in uporabljanih postopkih dosežemo segrevanje reakcijske zmesi s klasičnim prenosom termične energije. Reakcija poteka ob pristotnosti katalizatorja ter ob povišanem tlaku. Pod temi pogoji poteka reakcija v odvisnosti od izbire solvolitskega reagenta od 10 minut do 8 ur. Industrijsko pomembni postopki uporabljajo kot solvolitski reagent metanol, etilenglikol, propilenglikol ali dietilenglikol. Opisana solvolitska depolimerizacija je industrijsko uporabljan postopek.

Čeprav je solvolitska depolimerizacija PET kemijsko enostavna reakcija, je za njen potek potrebna visoka temperatura, visoki tlaki ter razmeroma dolgi reakcijski časi. Zaradi navedenega zahteva postopek razmeroma velik energijski vložek. S skrajšanjem reakcijskega časa za dosego depolimerizacije smo zmanjšali porabo energije in s tem povečali cenovno učinkovitost postopka, kar je bistveno za njegovo praktično uporabnost.

Tu opisan izum izboljšuje postopek solvolitske degradacije PET.

Depolimerizacijo PET smo izvedli v reakcijski zmesi sestavljeni iz PET, solvolitskega reagenta in katalizatorja. Kot reagent smo uporabili metanol, propilenglikol in polietilenglikol. Kot katalizator smo uporabili cinkov(II)acetat. Postopek smo izvedli v reaktorski posodi iz politetrafluoroetilena. Uporabili smo visokotlačno reaktorsko posodo, ki je bila med reakcijo neprodušno zaprta. Depolimerizacijo PET smo dosegli s tem, da smo termično energijo dovajali z mikrovalovnim valovanjem. Uporabljali smo mikrovalovno valovanje z močjo od 400 do 800 W. Obsevanje z mikrovalovnim valovanjem je trajalo od 2 do 10 minut. Reakcijsko zmes smo med obsevanjem mešali z magnetnim mešalom.

Izvedbeni primer 1

V visokotlačni reaktorski posodi iz politetrafluoroetilena smo dodali 0.75 g PET kosmičev velikosti med 1 in 15 mm, 10.0 g metanola in 0.1 g cinkovega(II)acetata. V zmes smo dodali magnetno mešalo in reaktor neprodušno zaprli, ter ga vstavili v laboratorijsko mikrovalovno peč. Vzorec smo ob istočasnem mešanju segrevali 4 minute z mikrovalovnim valovanjem moči 500 W. Po tem smo posodico postavili v vodo sobne temperature in jo ohlajali 15 minut. Analiza reakcijske zmesi po reakciji je pokazala, da je bil PET kvantitativno pretvorjen v dimetiltereftalat in etilenglikol.

Izvedbeni primer 2

V visokotlačni reaktorski posodi iz politetrafluoroetilena smo dodali 0.75 g PET kosmičev velikosti med 1 in 15 mm, 10.0 g propilenglikola in 0.1 g cinkovega(II)acetata. V zmes smo dodali magnetno mešalo in reaktor neprodušno zaprli, ter ga vstavili v laboratorijsko mikrovalovno peč. Vzorec smo ob istočasnem mešanju segrevali 4 minute z mikrovalovnim valovanjem moči 800 W. Po tem smo posodico postavili v vodo sobne temperature in jo ohlajali 15 minut. Analiza reakcijske zmesi po reakciji je pokazala, da je bil PET kvantitativno pretvorjen v bishidroksipropilentereftalat, višje oligomere v tekočem stanju in etilenglikol.

Izvedbeni primer 3

V visokotlačni reaktorski posodi iz politetrafluoroetilena smo dodali 0.75 g PET kosmičev velikosti med 1 in 15 mm, 10.0 g polietilenglikola in 0.1 g cinkovega(II)acetata. V zmes smo dodali magnetno mešalo in reaktor neprodušno zaprli, ter ga vstavili v laboratorijsko mikrovalovno peč. Vzorec smo ob istočasnem mešanju segrevali 8 minut z mikrovalovnim valovanjem moči 500 W. Po tem smo posodico postavili v vodo sobne temperature in jo ohlajali 15 minut. Analiza reakcijske zmesi po reakciji je pokazala, da je bilo v reakciji 81 % PET pretvorjeno v tekoče oligomere in etilenglikol.

Zgoraj navedeni izvedbeni primeri izuma ne omejujejo, temveč ga le pojasnjujejo.

Podpis in žig prijavitelja:

prof. dr. Stane Pejovnik dipl·. <na.

TT7 p KEMIJSKI INŠTITUT, UUSUANA, SLOVENIJA Ljubljana, Hajdrihova! 9 J

J \3U NATIONAL INSTITUTE CF CHEMISTRV,SLOVENIA

Claims (8)

1. ZAHTEVKI

   1. Postopek depolimerizacije polietilentereftalata, označen s tem, da dovajamo termično energijo z mikrovalovnim valovanjem.
2. 2. Postopek, opisan v zahtevku 1, označen s tem, da poteka v reaktorski posodi narejeni iz politetrafluoroetilena.
3. 3. Postopek, opisan v zahtevku 2, označen s tem, da poteka v neprodušno zaprti, visokotlačni reaktorski posodi.
4. 4. Postopek, opisan v zahtevku 3, označen s tem, da uporabljamo mikrovalovno valovanje z močjo od 400 do 800 W.
5. 5. Postopek, opisan v zahtevku 4, označen s tem, da obsevanje z mirovalovnim valovanjem traja od 3 do 10 minut.
6. 6. Postopek, opisan v zahtevku 5, označen s tem, da reakcijsko zmes med obsevanjem z mikrovalovnim valovanjem mešamo z magnetnim mešalom.
7. 7. Postopek, opisan v zahtevku 6, označen s tem, da kot reagent uporabljamo metanol, propilenglikol ali polietilenglikol.
8. 8. Postopek, opisan v zahtevku 7, označen s tem, da kot katalizator reakcije uporabljamo cinkov(II)acetat.