PET聚酯的化学解聚原理及发展现状

【摘要】通过化学解聚的方法可以实现废PET的完全回收再利用，本文简要介绍了PET聚酯的化学解聚原理以及到目前为止取得研究成果的几种主要的解聚方法。

【关键词】PET 聚酯解聚 化学解聚

作为应用最为广泛的聚酯之一，PET聚酯因其具有良好的物理化学性能 ，被广泛用于食品包装、纤维、薄膜、片基等众多领域。随着PET聚酯产量的增加 ，排入自然界的废 PET聚酯将越来越多；另一方面，随着聚酯工业的迅猛发展，伴随而来的是聚酯废料的剧增，据统计，在聚酯生产与加工过程中，约有 3%-5%将成为废料。尽管废 PET对环境不产生直接污染，但因其具有极强的化学惰性 ，很难被空气或微生物所降解 ，将会对环境造成很大的影响。因此 ，实现PET聚酯生产、加工、回收利用的资源良性循环，已经成为PET聚酯工业发展中日益重要的问题。

1 废PET的循环利用

PET聚酯是由对苯二甲酸 （PTA）或对苯二甲酸二甲酯 （DMT）与乙二醇 （EG）聚合而成的饱和聚酯 ， 在工业上PET聚酯可利用酯化/酯交换法或由单体直接聚合来制取。PET循环利用方法主要有两类 ，一类是物理方法 ，即废 PET聚酯及其制品经过直接掺混、共混、熔融造粒等简单的物理处理后制成再生切片 ，作为次档产品可用于纺丝、拉膜和工程塑料等，实现二次利用 ；另一类是化学方法 ，即化学解聚法。化学解聚是将 PET聚酯在一定条件下发生解聚反应 ，生成低分子量的产物 （如 PTA、DMT、BHET（对苯二甲酸乙二酯 ）、乙二醇等单体或其它化学品 ） ，产物经分离、纯化后，可重新作为生产聚酯的原料或其他化工原料，从而实现资源的循环利用。相对于物理法的非闭环式回收，化学法回收可以实现废PET的完全循环再生利用。

2 化学解聚反应原理

3 化学解聚法发展现状

经过多年的发展，PET的解聚研究已取得了很多成果，如伊斯曼乙二醇水解工艺，日本帝人公司的ECO循环系统等。目前废PET聚酯化学循环方法主要有以下几种：

3.1 乙二醇解聚法

该方法一般在180～250℃，0.1～0.6MPa下进行，同时需加少量（约为PET重量的0.5%）的催化剂（一般为ZnAc2）。解聚的主要产物为对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），因其为PTA与乙二醇聚合生产PET的中间体，亦可直接用作合成PET的原料，还可以和其它单体生成PET共聚物。另外，醇解的方法还能用于生产不饱和聚酯的多元醇，例如，PET溶解在DEG中生成带有醚键的多元醇。

3.2 水解法

该方法是指在不同的酸碱介质中（酸性，碱性，中性）将废PET水解为对苯二甲酸（PTA）和乙二醇。因为PTA和乙二醇直接合成PET聚酯的工艺是聚酯生产的重要方法之一，使得PET水解法日益受到重视，但也存在一些各自的优缺点：酸性水解法酸耗量较大，易腐蚀设备，产物质量差，在实际应用中受到一定的局限；碱性水解法反应较慢，产品PTA纯度不高，同样有废碱废酸排出，需进行适当的环保处理；中性水解法可将PET直接解聚为合成聚酯的单体，且不产生酸碱废液，但要求在高温高压下长时间反应。

3.3 甲醇解聚法

甲醇醇解可以通过两种方法实现：控制醇解产物以及随后的低聚体甲醇酯交换形成DMT和EG；或者甲醇直接与PET反应。甲醇醇解技术在工业上已经应用多年。现有的研究，根据操作条件不同，可分为低压甲醇解聚、中压甲醇解聚。低压解聚对反应器材料的要求不高，易于实现连续操作，但PET转化率一般较低，且产物含一定量的低聚物。甲醇中压解聚相对低压解聚PET转化率高，但产物DMT中含有部分甲基羟乙基对苯二甲酸酯（MHET）和低聚体，对产品精制不利。

3.4 其它方法

除上述方法外，近年来人们进一步研究开发了废PET化学解聚的多种方法：超临界水解聚法，超临界甲醇解聚法，氨解，胺解，热解等。另外，还研究利用废PET化学解聚反应制造其它化工产品的新用途，例如：废PET与22乙基己醇进行酯交换反应制取用作PVC增塑剂的对苯二甲酸二辛酯（DOTP） 。

4 结语

（1）废PET聚酯解聚方法和工艺流程多种多样，对聚酯废料的来源及解聚产品具有不同的适应性，对环境的影响也不同，在实际应用中应根据聚酯废料来源、过程的经济适应性、产品要求及环境污染程度的不同来进行选择、优化。

（2）随着研究的深入，更多的解聚方法得以应用；另一方面，同样的解聚方法，流程多种多样，并不断发展完善；解聚产品的再次回收利用也有多种途径。

（3）应该相互借鉴其它各种聚酯塑料的回收利用方法，如聚氨酯、PBT及各种混合聚酯废料。

总之，目前化学解聚法回收废PET还面临着许多挑战：降低生产成本；开发更加简单的工艺路线，并实现工业化；如何充分回收利用复合PET材料中其他各种物质等。

参考文献

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