废聚酯解聚技术研究现状

李 蕾，高志豪，魏金星

(徐州工业职业技术学院 化学工程学院，江苏 徐州 221000)

聚酯主要指的是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，是由对苯二甲酸与乙二醇发生聚合反应得到的高分子物质，因其优良的性能被广泛应用于合成纤维、食品包装、薄膜制品等方面。随着科技的发展和生活水平的提高，我国每年产生的聚酯废料高达4000kt，这些难以被自然降解的废聚酯势必会带来严重的经济损失和环境污染问题。若将其进行有效的回收利用变废为宝，将大大解决这个问题，还能创造新的价值，实现循环使用。

目前废聚酯的回收技术的研究已经是解决聚酯工业发展的重要课题，并已广泛应用于国民生产中，带来极大的经济和社会效益，本文将对废聚酯的主要回收技术进行阐述。

1 废聚酯回收的来源

废聚酯的来源主要有两个：(1)聚酯生产过程中产生的废料，如涤纶拉丝废布废丝、聚酯薄膜废料、聚酯废丝等。每年会有几十万吨的废料产生，但在每年产生的废聚酯总量中只占一小部分；(2)利用聚酯生产的服装、聚酯瓶、聚酯薄膜，最终都会被废弃，这部分占的比例远远大于生产中的废料[1]。

各种不同来源的废聚酯中都会含有一定的杂质，有部分杂质是附着上的污染物，经过简单的洗涤分离即可除去；有的杂质则是在生产聚酯成品时加进去的用于改性的物质，这部分杂质在回收过程中往往会继续存在于产品中，若要除去就要采取一些特殊办法，比如染色剂；另外在废聚酯回收过程中也可能会产生杂质，如乙醛、酸性物质、水等。

2 废聚酯回收方式

2.1 物理回收

物理回收主要是用机械的相对较简单的没有明显化学反应的方法，将废聚酯主要通过粉碎、干燥、熔融、凝聚、造粒等过程重新加工成可用的形态。物理回收相对成本较低，但是在机械加工过程中会降低聚酯的相对分子量，降低黏度，造成经物理回收制成的PET产品很难再重复使用。所以废聚酯的物理回收是有一定的局限性的。

2.2 化学回收

化学回收主要在催化剂的作用下通过化学反应(解聚、酯化、酯交换等)将废聚酯制备成另一种有用的产品，例如废聚酯经过化学作用可以用来制备热熔胶、增塑剂、偶氮分散染料、油漆、涂料等等。其中涉及到的主要化学过程分别为：

(1)解聚：将大分子的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在适宜的反应条件下(温度、催化剂、原料配比、反应时间等)进行解聚，产生大量的PET的单体(对苯二甲酸、乙二醇)、二聚体或多聚体等。解聚会将废聚酯的分子量降低，反应条件不同，解聚的程度就不同，就会影响到最终的解聚产物的组成。

(2)酯化：不管产生什么成分和组成的解聚产物，都有活泼的反应基团，如羧基、羟基等，而且多为二元的，另外在解聚过程中还可能会有目的性的加入一些醇、松香等物质，那么这些物质在一定的条件下就会发生酯化反应生成新的酯。

(3)酯交换：酯化过程生成的酯之间，与生成的羧酸、醇或者新加入的醇之间，在一定的条件下会发生重新组合，生成新的酯和一个新醇或酸。

那么在对废聚酯进行化学回收时，就要根据需求让反应终止在某一步，如回收的目的就是为了得到PET单体，或者目的是为了生成一种新的酯，那就应该通过控制反应条件、设置生产工艺让反应得以实现。如用废聚酯制备增塑剂DOTP(对苯二甲酸二异辛酯)，生产的新酯DOTP比PET更加稳定，或者在反应过程中能够将生成的新酯不断蒸出，反应才能够顺利进行。另外，催化剂的选择在加速化学反应速率，提高反应选择性上也起着很重要的作用。

3 废聚酯解聚技术

PET化学解聚的目的是获得单体TPA(对苯二甲酸)和EG(乙二醇)，这是PET聚合的逆反应，要求分解率和回收率尽可能的高，解聚速度快。解聚的方法主要有水解、醇解、酸解、碱解，其中醇解又有甲醇醇解、乙二醇醇解等。单纯的酸解、碱解、甲醇醇解等因排废量大、不能实现两种单体同时回收、解聚温度高、解聚不完全、反应时间长等问题，造成应用受限。

3.1 醇碱联合解聚

江涛[2]等人提出的醇碱联合解聚，即选择乙二醇、路易斯碱(碳酸氢钠)为复合解聚介质，在催化剂氧化锌的作用下，可以实现常压、温度不超过180℃、30min内快速解聚，分解率达到99%以上，回收率为98%和96%。

3.2 微波解聚

同传统的加热方式相比，微波辐射能够缩短反应时间、提高反应收率、减少副反应等优点。陆大东[3]等人将一定配比的物料(矿泉水瓶碎片、碳酸氢钠、乙二醇、氧化锌)，放入微波炉中，利用微波辐射加热，反应20min，得到白色稠浆状的产品，经洗涤脱色酸化抽滤等处理后，得到对苯二甲酸粗品，减压蒸馏回收乙二醇。

3.3 超临界流体解聚

利用超临界流体特殊的理化性质，将废聚酯在超临界介质中解聚可以降低解聚温度、提高转化率和选择性、简化后续分离过程等优点。Ghaemy M[4]等采用超临界甲醇对废聚酯解聚，温度为270～350℃，压力为8～10MPa，反应30min，聚酯解聚完全，对苯二甲酸二甲酯收率为100%，同时可回收甲醇和乙二醇。

3.4 离子液体催化醇解

离子液体具有溶解性能好、催化活性好、热稳定性好等优点，作为反应的溶剂和催化剂应用于化学研究的很多领域。聚酯乙二醇降解的催化剂通常选用醋酸盐，这类催化剂活性和选择性都不是太理想，寻找新的催化剂来促进废聚酯的降解是一项有意义的课题。有学者研究了功能性离子液体催化剂在废聚酯乙二醇解聚过程中的应用及机理，使醇解反应能够在较温和的条件下进行，且催化剂易分离回收。如碱性离子液体(3-氨基-丙基)-三丁基鏻甘氨酸、(3-氨基-丙基)-三丁基鏻丙氨酸，中性离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑溴化物以及酸性离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐等[5]，不同的离子液体的效果有所差异。

4 结论

作为废聚酯回收的有效的方法--醇解法，不仅可以解决废聚酯的环境污染和资源浪费的问题，还能获得合成聚酯的原料或进一步酯化得到其他产品，研究人员在醇解介质、加热方式、催化剂等方面做的研究都将会对醇解工艺的改进起到积极的作用。