Способ получения продуктов деструкции вторичного полиэтилентерефталата для конструкционных материалов

Изобретение относится к переработке отходов полиэтилентерефталата для использования в химической промышленности. Полимерную композицию готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой в среде инертного газа. В реактор загружают измельченные отходы вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и низкомолекулярного амина, такого как триэтилентетрамин (ТЭТА) или полиэтиленполиамин (ПЭПА). Смесь расплавляют при 190-210°С в течение 1-2 ч и охлаждают до 20-25°С. Компоненты берут в следующем соотношении, мас. ч.: указанный ПЭТФ – 5-20, указанный амин – 80-95. Получают жидкость с вязкостью от 0,116 до 74,8 Па⋅с. Изобретение обеспечивает утилизацию отходов ПЭТФ с получением олигомерных композиций для изготовления пенопластов и литых изделий, а также для модификации эпоксидных смол. 4 табл., 11 пр.

 

Изобретение относится к способу получения олигомерных композиций с использованием стадии переработки отходов полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в жидкий продукт. Описывается способ переработки отходов ПЭТФ, включающий термообработку отходов в реакторе при температуре 190-210°С в течение 1-2 часов в присутствии низкомолекулярных аминов, например, триэтилентетрамина (ТЭТА) или полиэтиленполиамина (ПЭПА). Предложенный способ позволяет получать жидкие продукты, которые могут служить основой для получения пенопластов и литых изделий конструкционного назначения, а также для модификации эпоксидных смол.

В настоящее время проблема утилизации полиэфирных полимеров на основе терефталевой кислоты и этиленгликоля (ПЭТФ) является важной экологической проблемой, т.к. изделия из него в виде полимерной тары, бутылок, ковров и тканей в природе не разлагаются и засоряют не только свалки, но и водоемы.

Известен способ переработки ПЭТФ-контейнеров от хранения пищевых продуктов разложением ПЭТФ на исходные мономеры, а именно на этиленгликоль и терефталевую кислоту с получением сырья для дальнейшей переработки (Патент №2137787). Это дорогой многооперационный энергоемкий процесс, с низким коэффициентом использования ПЭТФ.

По патенту №2384592 описывается способ получения порошкообразного продукта путем переработки отходов ПЭТФ, включающий термообработку отходов в замкнутом герметизированном объеме в среде смеси паров, выделяющихся из отходов ПЭТФ при термообработке, и находящихся в объеме атмосферного воздуха, при условии 160°C≤t<200°C и избыточном давлении пара и воздуха, равном 1.5÷4.5 кгс/см², в течение 20-40 часов. Предложенный способ позволяет получать порошкообразный продукт размером частиц 5-50 мкм, обладающий повышенной растворимостью в щелочном растворе и низкой степенью термодеструкции.

Недостатком способа является то, что для гидролиза отходы ПЭТФ необходимо нагревать при избыточном давлении пара и воздуха (1.5÷4.5 кгс/см²) в течение 20-40 часов.

По патенту №2458946 (Способ этанолиза полиэтилентерефталата с образованием диэтилентнрефталата предлагается переработка отходов ПЭТФ методом этанолиза, для этого сырье, содержащее ПЭТФ, вводят в реакцию с этанолом. Выделяют этиленгликоль и ароматический сложный диэтиловый эфир, такой как диэтилизофталат и/или диэтилтерефталат.

По патент №2616299 (Способ щелочного гидролиза отходов ПЭТФ с получением терефталевой кислоты) проводится щелочной гидролиз отходов ПЭТФ с выделением терефталевой кислоты, которая далее может использоваться для получения сложноэфирных пластификаторов ПВХ.

Во всех этих способах предлагается проведение химической деструкции молекул ПЭТФ с целью получения новых полезных технических продуктов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ по патенту №2496805, в котором предлагается переработка отходов ПЭТФ в порошкообразный продукт путем переэтерификации в присутствии олигопропилендиола или олигопропилентриола, с последующим введением катализатора ацетата цинка. Процесс проводят при температуре 240-260°С в течение 1-2 часов и продукт охлаждают до 20-25°С.

Во всех предлагаемых технологиях утилизации ПЭТФ получают твердые продукты, которые для дальнейшего применения требуют дополнительного измельчения или грануляции.

Задачей предлагаемого изобретения является утилизация отходов из ПЭТФ путем аминолиза в присутствии низкомолекулярных аминов, например, ТЭТА или ПЭПА и получение жидких олигомерных композиций, которые могут служить основой для получения пенопластов и литых изделий конструкционного назначения, а также для модификации эпоксидных смол.

Для этого вторичный полиэтилентерефталат - измельченные отходы ПЭТФ и низкомолекулярные амины, например, ТЭТА или ПЭПА загружают в обогреваемый реактор с мешалкой и расплавляют при температуре 190-210°С в течение 1-2 часов, охлаждают до 20-25°С. Получают жидкости с вязкостью от 0,116 до 74,8 Па⋅с.

Компоненты берут в следующем соотношении, масс. ч.:

Вторичный полиэтилентерефталат	5-20
Низкомолекулярные амины	80-95

Предлагаемый способ получения олигомерных композиций отличается тем, что для деструкции молекул ПТЭФ используют низкомолекулярные амины, например, ТЭТА или ПЭПА при их содержании от 5 до 20%.

Из данных табл. 1 следует, что соотношение компонентов и технологические параметры синтеза можно варьировать в достаточно широких пределах с целью получения олигомеров с широким диапазоном вязкости. Предложенный способ позволяет получать жидкие композиции из отходов ПЭТФ, что расширяет арсенал технических средств переработки его отходов.

Осуществление заявляемого изобретения проиллюстрировано следующими примерами, сведенными в таблицу 1.

Свойства эпоксидных композиций и пенопластов на их основе, при использовании в качестве отвердителей продуктов аминолиза ПТЭФ представлены в Табл. 2 и 3.

Примеры по Табл. 1. В стальной аппарат, снабженный крышкой с мешалкой, манометром и тефлоновой уплотнительной прокладкой, с внутренним объемом 2,5 л, загружают отходы из ПЭТФ и амины в соответствии указанной рецептурой. Смесь в аппарате перемешивают и подвергают термообработке при 190-210°С в течение 1-2 часов. После охлаждения получают жидкость, которая может быть использована для изготовления пенопластов и литых изделий конструкционного назначения. Свойства пенопластов приведены в Таблицах 2 и 3, литых образцов 4.

Способ получения продуктов деструкции вторичного полиэтилентерефталата для конструкционных материалов путем аминолиза вторичного полиэтилентерефталата в присутствии низкомолекулярных аминов, отличающийся тем, что олигомерную композицию готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой в среде инертного газа, при этом вторичный полиэтилентерефталат в виде измельченных отходов и амин - триэтилентетрамин или полиэтиленполиамин загружают в реактор, расплавляют полученную смесь нагреванием до температуры 190-210°С в течение 1-2 ч, охлаждают до 20-25°С, причем указанные компоненты берут в следующем соотношении, мас. ч.:

вторичный полиэтилентерефталат	5-20
низкомолекулярные амины	80-95