聚酰胺解聚 本发明涉及在至少有一种脂肪醇存在的条件下一种或多种聚酰胺的解聚。
类似工艺已被美国专利2,840,606公开。此专利记载了在一种醇和氢氧化钠存在的条件下尼龙6,6的解聚，在此过程中形成己二酸和六亚甲基二胺。
此工艺的缺点是需要大量的苛性碱以使解聚反应进行。解聚后需加入酸。随后形成的己二酸会产生结晶。这种对苛件碱和酸的大量需要导致产生大量的废盐液，这对于工业生产是不利的。
聚酰胺(例如生产废料)的重复加工已经开展了约40年。这一过程尤其在聚酰胺生产厂和聚酰胺纺丝机厂进行。在过去的一些年产品再加工在地毯生产厂也有增加的趋势。聚酰胺解聚通常与聚酰胺生产相关，尤其在用聚酰胺加工地毯的生产中更为相关。将来以一种经济的方式进行地毯废料的再处理将变得更为重要，这些废料既包括工业地毯废料，也包括所谓丢弃地毯废料，这其中的部分原因是由于可供废料倾倒之处正接近极限。当然地毯废料再处理的经济可行性直接依赖于将这些地毯的聚酰胺成分转化为可以在聚合过程中再利用地单体成分的经济/技术可能性，优选不需要进一步转化反应的直接再利用。因此需要进一步改进聚酰胺地毯废料再处理的工艺。
本发明的目的是提供一种产生尽可能少的废液、并且对于聚酰胺单体成分有较好选择性的工艺。
尼龙6中的单体成分是己内酰胺和己内酰胺前体。前体应理解为不需要预先进行转化即可用于制备聚酰胺的化合物，如氨基己酸。尼龙6,6的前体是六亚甲基二胺和己二酸。
通过在解聚过程中使用相对于将被解聚的聚酰胺中的单体单位数至多40mol.％的催化剂而达到此目的。优选用量在5-30mol.％，尤其优选10-20mol.％。
在美国专利A-2,840,606公开的技术方案中，不使用过量的的催化剂(在此为氢氧化钠)所得的试验结果显著差于使用过量的氢氧化钠得到的结果，这一事实是令人感到意外的。
以下化合物适用于作为催化剂：磷酸、亚磷酸、多磷酸、硼酸、硫酸、盐酸、这些酸的铵盐或下述醇的碱(土)金属盐。
本发明工艺中催化剂的数量可以产生好的反应产率，并显著降低所产生的废液量。考虑到所需苛性碱的用量多于美国专利A-2,840,606中聚酰胺的单体的摩尔数这一事实，这就意味着本发明可节省相当多的可变费用和再处理废液的费用。此美国专利还必须加入至少与己二酸钠等摩尔量的酸以转化己二酸单体成分。
适用于解聚反应的的醇是有1-8个碳原子的一元醇和多元醇，优选含有1-4个碳原子。适宜的一元醇是甲醇、乙醇、烯丙醇、叔丁醇。尤其适宜的是甲醇和/或乙醇。这对于美国专利A-2,840,606而言是意外的，因为它记载使用乙醇，所得产量较少，单体产率较低。多元醇有乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇。优选使用乙二醇和/或丙二醇。
当使用乙二醇的钠盐时，必须将它溶于适宜的极性溶剂，如一种或多种上述的醇。乙二醇的钠盐也可以通过将金属钠溶于乙二醇中得到。
一种或多种聚酰胺解聚所需醇的用量为聚酰胺重量的1-100份。优选的醇用量为聚酰胺重量的1-20份，尤其优选1-10重量份。
也可以在有水存在的条件下进行解聚。水量至多为聚酰胺重量的50％，优选不超过20％重量，尤其优选不超过10％重量。聚酰胺常含有少量水，此工艺通常在高于聚酰胺重量1％的水存在的条件下进行。
本发明解聚工艺的反应温度在180℃至醇的临界温度之间。温度优选200-350℃。
优选在能将形成的单体成分从反应混合物中分离的条件下进行解聚。可以通过在反应中通入气体(如水蒸气、氮气或饱和醇蒸气)而实现这一过程。
可以采用已知技术将醇从单体成分中分离。例如蒸馏、水蒸气蒸馏和真空蒸馏。蒸馏可以分一步或多步进行。所得醇可以返回解聚反应器再利用。单体成分随后可以通过蒸馏(水蒸气蒸馏或真空蒸馏)、重结晶或其他常规纯化技术纯化。仍存在任何低聚物分离的原因是因为解聚反应进行不完全，可通过将解聚反应混合物冷却或加入不能溶解聚合组分的溶剂，使聚酰胺单体成分的解聚反应继续进行。首先，低聚物和转化后的聚合物将结晶/沉淀，因此可以过滤将单体成分分离。
本发明的工艺对用于加工聚酰胺、聚酰胺制品或含有聚酰胺的产品是非常好的，尤其是加工工业地毯废料和丢弃地毯的废料。首先优选将地毯进行机械粉碎，如用刀和/或剪碾碎、斩碎、撕碎和/或切碎。可以采用一步或多步分离手段将地毯中主要的非聚酰胺成分(如橡胶(无论是否填充碳酸钙)、麻和/或聚丙烯)与聚酰胺成分分离。也可以将地毯碎片加入反应器中。根据另一优选实施方式，可以将其中植有地毯纤维的地毯基层，尽可能地与地毯纤维分离。可以借助水力旋流器做到这一点。本发明的工艺最后在反应器中只剩余10％聚酰胺及其他组分，这一结果是非常好的。
例1
将10g聚酰胺-6和90g甲醇置于250ml的压热器内。将压热器内的物质加热到230℃。采用Macherey-Nagel厂家生产的NucleosilR 120-5C18柱并用KontronR Instruments制造的高效液相色谱仪测定聚酰胺-6单体成分的转化率。检测器为KontronR Instruments制造的二极管系列检测器。在此温度下反应1小时后，从压热器中取出样品立即冷却到室温。测得聚酰胺-6单体成分的转化率为11.5％。例2
将80g尼龙-6和220g 乙二醇置于一装有磁力搅拌器和取样针的600cm3钛反应器中。将反应器加热到275℃。将7g磷酸溶于乙二醇(共100g)并加入到反应器中。反应器温度保持在250℃。在反应进行16分钟、36分钟、232分钟后分别取样。结果列于表1。例3
重复例2。所用磷酸量为14g。结果列于表1。例4
重复例2。所用磷酸量为28g。结果列于表1。表1 例 2 例 3 例 4时间(分)己内酰胺转化率(％)时间(分)己内酰胺转化率(％)时间(分)己内酰胺转化率(％) 16 8.5 11 10.4 17 21.8 36 18.1 43 25.8 37 24.4 232 37 161 29.3 67 27.1例5
重复例2。反应器温度达到275℃后，将11.7g多磷酸溶于88.3g乙二醇并加入反应器中。反应器温度保持在250℃。151分钟后己内酰胺转化率为32.5％。例6
重复例2。将270g乙二醇加入反应器中。反应器温度达到275℃后，将5.4g亚磷酸溶于44.6g乙二醇并加入反应器中。反应器温度保持在250℃。225分钟后己内酰胺转化率为31％。例7
如例2将80g尼龙-6和270g乙二醇加入反应器中。反应器温度达到275℃℃后，将1.6g金属钠溶于48.4g乙二醇，形成5.8g甘醇酸酯钠，加入反应器中。反应器温度保持在250℃。反应进行22分钟、97分钟和172分钟后的转化率列于表Ⅱ。例8
重复例7。将3.2g金属钠溶于46.7g乙二醇，加入反应器中。反应进行17分钟、82分钟和142分钟后的转化率列于表Ⅱ。表Ⅱ 例 7 例 8时间(分)己内酰胺转化率(％)时间己内酰胺转化率(％) 22 5 17 7 97 16. 82 20 172 22 142 27