缩合型聚合物的机械化学解聚方法

本发明提供了一种缩合型聚合物的机械化学解聚方法。

背景技术：

1、本说明书中对先前公开文献的列举或讨论不应必然被视为承认该文献属于现有技术的一部分或是公知常识。

2、塑料废物污染正成为一个日益紧迫的问题，因此需要开发多功能且成本效益高的聚合物回收技术。化学回收由于其良好的可扩展性、成本效益以及将聚合物废物升级再造为有用原料或产品的潜力，代表了一种可行的解决方案。然而，与用于溶解塑料废物的溶剂相关的环境问题（如废溶剂排放和挥发性有机化合物（voc）的释放）仍然是大规模实施化学回收的障碍。通过引入额外的机械能输入，可以潜在地增强化学回收方法的实用性（就技术和经济可行性而言）、稳健性和效率。这种机械化学回收方法可用于以环境和经济上均可持续的方式升级再造塑料废物。以下内容包括先前关于基于机械化学方法的聚合物回收的报道。

3、wo2023088946a1涉及一种在解聚剂和包含一种或多种无机盐的增塑剂存在下，通过热熔挤出处理包含聚酯的塑料废物材料的方法。解聚剂可包含阳离子，并且一种或多种无机盐可以各自是相同阳离子的盐。

4、us11377533b2涉及一种降解包含至少一种半结晶热塑性聚酯的塑料产品的方法，所述方法包括以下步骤：通过使用挤出机使所述至少一种半结晶热塑性聚酯非晶化，以降低该聚酯的总体结晶度，然后通过酶促法解聚该至少部分非晶化的聚酯。

5、sheppard等人（sheppard, d. t.

et al. reprocessing postconsumerpolyurethane foam using carbamate exchange catalysis and twin-screwextrusion.

acs central science 6, 921-927）涉及使用氨基甲酸酯交换催化和双螺杆挤出再加工消费后的聚氨酯泡沫以获得类玻璃聚合物。同一研究小组还报道了通过模拟注射成型的工艺获得的类玻璃聚合物pu泡沫（subeen kim

et al. circular reprocessingof thermoset polyurethane foams. advanced materials 35, 2305387）。然而，他们的工作使用了有毒或高成本的催化剂，这在实践中可能不可行。

6、因此，仍然需要用于回收塑料、特别是解聚缩合型聚合物的替代和/或改进的方法。

技术实现思路

1、已令人惊奇地发现，缩合型聚合物的机械化学解聚能够克服本文所提出的部分或全部问题。

2、现通过参考以下编号的条款来描述本发明的方面和实施方案。

3、1.一种缩合型聚合物的机械化学解聚方法，所述方法包括以下步骤：

4、（a）提供包含缩合聚合物和适于裂解所述缩合聚合物的裂解剂的混合物；以及

5、（b）使所述混合物经受加热和机械剪切力一段时间，以提供解聚产物，其中

6、所述混合物基本上不含溶剂，并且所述加热足以使所述混合物中的缩合聚合物熔融。

7、2.根据条款1所述的方法，其中所述混合物还包含促进所述裂解剂解聚所述缩合聚合物的催化剂。

8、3.根据条款1或2所述的方法，其中所述方法在惰性气氛中进行，任选地，其中所述惰性气氛为氮气。

9、4.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述方法使用热挤出装置，并且通过从所述热挤出装置挤出而获得所述解聚产物。

10、5.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述方法使用双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆混炼机、单螺杆混炼机、捏合机、西格玛混合机、球磨机或注塑机进行。

11、6.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述加热提供的温度为100℃至300℃，例如230℃至250℃，例如约240℃。

12、7.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述缩合聚合物是聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、它们的共混物以及它们的共聚物。

13、8.根据条款7所述的方法，其中所述缩合聚合物选自由以下组成的组中的一种或多种：聚碳酸酯、热固性聚氨酯、热塑性聚氨酯、聚乙醇酸（pga）、聚乳酸（pla）、聚己内酯（pcl）、聚己二酸乙二醇酯（pea）、聚羟基烷酸酯（pha）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（pbt）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（ptt）、聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）、尼龙6、尼龙6-6、尼龙6-10、尼龙6-12、尼龙11、尼龙12、聚对苯二甲酰对苯二胺（ppta）和聚对苯二甲酰间苯二胺（pmta），任选地，其中所述缩合聚合物是聚碳酸酯和聚(醚)氨酯中的一种或两种。

14、9.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述裂解剂选自由以下组成的组中的一种或多种：有机酸、胺，更特别是多元醇、糖醇以及它们的衍生物。

15、10.根据条款9所述的方法，其中所述裂解剂选自由以下组成的组中的一种或多种：1,1,1-三(羟甲基)丙烷、甘油、乙二醇、丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、三(羟甲基)甲烷、季戊四醇、山梨糖醇、琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸、脂肪胺、多胺和烷醇胺。

16、11.根据条款9所述的方法，其中所述裂解剂选自由以下组成的组中的一种或多种：甘油、乙二醇、丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、三(羟甲基)甲烷、季戊四醇、山梨糖醇，任选地，其中所述裂解剂是甘油。

17、12.根据条款2以及从属于条款2的条款3至11中任一项所述的方法，其中所述催化剂选自由以下组成的组中的一种或多种：酸、低共熔溶剂，更特别是离子液体、仲胺、叔胺、杂环胺（例如1,5-二氮杂双环[5.4.0]-5-十一碳烯（dbu））、有机金属化合物和金属盐。

18、13.根据条款12所述的方法，其中所述催化剂选自由以下组成的组中的一种或多种：1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（emimcl）、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（bmimcl）、三乙胺、有机锡、乙酰丙酮锆、氢氧化钾、基于氯化胆碱的des、氯化锌和乙酸锌，任选地，其中所述催化剂是emimcl。

19、14.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述裂解剂的量为所述混合物的总重量的5重量%至30重量%，例如10重量%至20重量%，例如约16重量%。

20、15.根据条款2以及从属于条款2的条款3至14中任一项所述的方法，其中所述催化剂的量小于所述混合物的总重量的5重量%，例如为0.1重量%至4重量%，例如为0.3重量%至1重量%。

21、16.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述缩合聚合物的量大于所述混合物的总重量的65重量%，例如为65.1重量%至94.9重量%。

22、17.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述解聚产物：

23、（i）在后续步骤中用作反应混合物的一部分以形成聚合物泡沫，任选地，其中所述解聚产物是解聚的聚氨酯，其与多元醇、催化剂（例如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷）、溶剂（例如水）和二异氰酸酯（例如甲苯二异氰酸酯）混合以提供聚氨酯泡沫；

24、（ii）通过与酸酐反应而用于在基底上形成涂层，任选地，其中通过将所述解聚产物与酸酐（例如马来酸酐）混合得到混合物，涂覆在基底材料（例如铝板）的表面上，并使所述混合物在高温下固化一段时间以提供所述涂层，从而形成所述涂层，进一步任选地，其中以下一项或多项适用：

25、所述解聚产物与所述酸酐的重量比为2:1至10:1，例如约4:1；

26、所述高温为150℃至250℃，例如约200℃；以及

27、所述一段时间为10分钟至5小时，例如30分钟至2小时，例如约1小时；

28、（iii）通过与酸酐反应而用于在基底上形成膜，任选地，其中通过将所述解聚产物与酸酐（例如马来酸酐）混合得到混合物，将所述混合物的薄层置于基底材料（例如ptfe涂覆的玻璃纤维基底）的表面上，并在高温和压力下热压所述混合物一段时间以提供所述膜，从而形成所述膜，进一步任选地，其中以下一项或多项适用：

29、所述解聚产物与所述酸酐的重量比为2:1至10:1，例如约4:1；

30、所述高温为200℃至300℃，例如约240℃；

31、所述一段时间为10分钟至5小时，例如1分钟至1小时，例如约10分钟；以及

32、所述压力为5吨至15吨，例如约10吨；

33、（iv）通过所述解聚产物与酸酐的反应而用于形成粘合剂以将第一基底粘合至第二基底，任选地，其中通过将所述解聚产物与酸酐（例如马来酸酐）混合，涂覆在至少所述基底材料（例如铝板）的第一表面上，将所述第一基底的第一表面与所述第二基底（例如铝板）的第一表面贴合以提供预粘合结构，并在高温和压力下热压所述预粘合结构一段时间以提供粘合结构，从而形成所述粘合剂，其中所述第一基底和第二基底通过所述粘合剂保持在一起，进一步任选地，其中以下一项或多项适用：

34、所述解聚产物与所述酸酐的重量比为2:1至10:1，例如约4:1；

35、所述高温为200℃至300℃，例如约250℃；

36、所述一段时间为10分钟至5小时，例如1分钟至1小时，例如约10分钟；以及

37、所述压力为5吨至15吨，例如约10吨；以及

38、（v）通过与填料材料共混，并通过在第一高温下、在压力下热压第一段时间以及在第二高温下固化第二段时间以进行反应，从而用于形成块体材料，其中以下一项或多项适用：

39、所述解聚产物与所述酸酐的重量比为1:10至1:1，例如约1:4；

40、所述第一高温和第二高温独立地选自200℃至300℃，例如约250℃；

41、所述第一段时间为10分钟至5小时，例如1分钟至1小时，例如约10分钟；

42、所述第二段时间为10分钟至5小时，例如1小时至3小时，例如约2小时；以及

43、所述压力为5吨至15吨，例如约10吨。