一种废旧聚酯的低温常压解聚方法及其再生应用与流程

本发明涉及高分子材料化学回收，具体涉及一种废旧聚酯的低温常压解聚方法，以及由回收产物制备再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法。

背景技术：

1、随着聚酯（pet）材料在纺织、包装等领域的广泛应用，废旧聚酯的存量日益庞大，其高效、绿色回收已成为全球纺织与材料工业实现可持续发展的关键课题。相较于简单的物理回收，化学回收法通过将聚酯解聚为对苯二甲酸（tpa）或对苯二甲酸二甲酯（dmt）等单体，可实现“纤维到纤维”的闭环循环，因而被视为提升资源利用效率的根本途径。

2、目前，针对废旧聚酯的化学解聚技术主要沿着两条路径发展。第一种是溶剂辅助的高温高压碱解或醇解工艺。这类方法通常使用乙二醇或高浓度无机碱，在180℃至260℃乃至更高的温度下进行反应，并需要配套承压设备。虽然工艺成熟，但高温高压条件带来了显著的能耗和安全隐患，且在苛刻条件下易生成副产物，影响回收单体的纯度与色值，同时反应体系对设备的腐蚀问题不容忽视。

3、为了克服高温高压的缺陷，第二种技术路径追求在低温（通常<120℃）和常压下实现解聚，并为此引入了有机碱作为主催化剂。在该类工艺中，通过使用如脒类、胍类或磷腈类等强碱性有机化合物，能够在较温和条件下催化酯键断裂。然而，这一技术路径同样面临产业化瓶颈：首先，所述有机碱催化剂普遍价格昂贵，其高昂的消耗成本极大地削弱了回收过程的经济可行性；其次，为保证有机碱的催化活性和对聚酯纤维的溶胀效果，该体系必须依赖乙腈、二甲基亚砜（dmso）或二氯甲烷等高极性、非质子的有机溶剂，这些溶剂大多具有显著的毒性、难以生物降解，且因沸点、共沸等特性而极难通过简单的蒸馏实现高纯度回收与闭环循环，不仅增加了生产成本，更带来严峻的环境合规压力。

4、尽管行业内尝试在该类低温工艺中添加少量廉价的无机碱（如氢氧化钠）作为辅助催化成分以降低成本，但长期以来，因为无机碱在以有机溶剂为主体的反应介质中解离受限，且氢氧根离子难以跨越水相/有机相界面并与聚酯表面充分接触，导致其单独使用时催化效率极低，完全无法支撑起经济、高效的解聚反应。这一技术偏见使得无机碱在低温常压解聚领域中始终仅扮演着低效的配角，未能解决催化剂成本与溶剂绿色化之间的根本矛盾。

5、综上所述，现有技术亟待一种全新的、既能够充分利用廉价无机碱的高效催化潜力，又能摆脱对高毒性非质子有机溶剂的依赖，从而在低温常压下同步实现高效率、低成本和全程绿色化的废旧聚酯化学回收方案。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种废旧聚酯的低温常压解聚方法，包括：

2、将废旧聚酯原料与无机碱水溶液、季铵盐相转移催化剂以及复配溶剂混合，形成反应混合物；所述复配溶剂包含环状碳酸酯和醇类化合物；

3、在温度≤110℃、常压条件下，使所述反应混合物进行解聚反应，生成对苯二甲酸盐和乙二醇。

4、在本发明的一个优选实施例中，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述环状碳酸酯为五元环状碳酸酯。

5、在本发明的一个优选实施例中，所述五元环状碳酸酯选自碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯中的至少一种；所述复配溶剂中，五元环状碳酸酯与醇类化合物的质量比为1.6:1~1.7:1。

6、在本发明的一个优选实施例中，所述醇类化合物选自乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、正己醇、乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的至少一种。

7、在本发明的一个优选实施例中，所述无机碱水溶液的质量百分比浓度为10%～15%；所述无机碱水溶液中无机碱的质量与所述季铵盐相转移催化剂的质量之比为50:1～80:1。

8、在本发明的一个优选实施例中，所述复配溶剂与废旧聚酯原料质量比为3:1～5:1。

9、在本发明的一个优选实施例中，所述季铵盐相转移催化剂选自十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵中的一种或多种。

10、在本发明的一个优选实施例中，所述解聚反应的温度为70℃~90℃，反应时间为1~3小时。

11、在本发明的一个优选实施例中，所述解聚反应在超声条件下进行；优选地，所述超声条件包括：超声探头浸没于反应液中，并以20~30khz频率施加超声波。

12、在本发明的一个优选实施例中，所述废旧聚酯原料与所述复配溶剂及季铵盐相转移催化剂之和的质量比为1:6~1:8。

13、在本发明的一个优选实施例中，还包括：将制得的对苯二甲酸盐进行酸化，所述酸化采用盐酸或硫酸进行，控制终点ph为1~3，得到对苯二甲酸；以及在解聚反应结束后，通过蒸馏先分离出所述醇类化合物，再分离出所述环状碳酸酯，循环用于配制所述复配溶剂。

14、本发明的第二方面提供一种制备再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，包括：

15、采用本发明第一方面所述方法获得对苯二甲酸；将所述对苯二甲酸与乙二醇进行聚合反应，制得再生聚对苯二甲酸乙二醇酯；再将所述再生聚对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、本发明采用“无机碱水溶液+季铵盐相转移催化剂”与“环状碳酸酯-醇类化合物”复配溶剂体系相协同的技术方案，从根本上解决了传统工艺中有机碱催化剂成本高昂、溶剂高毒性难回收、无机碱催化效率低等问题。

18、具体地，本发明利用季铵盐相转移催化剂打破水相/有机相传质壁垒，使氢氧根离子能够高效地进入有机溶剂体系并渗透至pet纤维内部攻击酯键，同时复配溶剂中的环状碳酸酯对pet进行有效溶胀、醇类化合物调节体系极性与粘度，两者共同作用实现了在温度≤110℃、常压条件下对废旧聚酯的高效解聚。

19、尤为重要的是，复配溶剂中各组分沸点差显著，可通过简单蒸馏实现高纯度回收与循环利用，使得整个工艺路线兼具低成本、低能耗、绿色环保且适于规模化工业生产的突出优势。

20、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

1.一种废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，所述季铵盐相转移催化剂选自十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的废旧聚酯的低温常压解聚方法，其特征在于，

11.一种制备再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征在于，包括：