废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010501494.3

申请日:

2010.10.10

公开号:

CN101955581A

公开日:

2011.01.26

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C08G 63/688申请日:20101010|||公开

IPC分类号:

C08G63/688; C08G63/86; C08K5/523; C08K5/521; D06M15/507; D06M101/32(2006.01)N

主分类号:

C08G63/688

申请人:

四川宏扬高分子科技有限公司

发明人:

杨建

地址:

四川省遂宁市射洪县新华中街馨荷苑58-60号

优先权:

专利代理机构:

成都九鼎天元知识产权代理有限公司 51214

代理人:

刘雪莲

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内容摘要

本发明公开了一种废旧聚酯塑料一步法制备水溶性聚酯浆料的方法,属于废旧聚酯塑料瓶、片加工回收利用技术领域。本发明将废旧聚酯碎片、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂在同一反应釜中进行改性和缩聚反应,使聚酯浆料在聚合时大分子主链上既有酯基基团,又有水溶性基团,使其亲于水,溶于水。本发明采用酯交换缩聚一步法制备水溶性聚酯浆料,解决了现有两步法制备水溶性聚酯存在的流程复杂、时间长等工工艺难题,具有原料成本低、操作简便、时间短、能耗低的优点。

权利要求书

1: 一种废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料, 其特征在于其包括以下物质的熔融反应 产物 : 废旧聚酯碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定剂和催化剂, 其中所述 1,2- 丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 60%-80% ; 所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 40%-60% ; 所述水系聚酯改性剂 A 是由亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠磺化多元羧酸、 多元羧酸酐或其 二酯得到的磺化酯, 其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 15%-25% ; 所 述 催 化 剂 为 三 元 化 二 锑 或 二 氧 化 锗, 其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 0.1%-0.4% ; 所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成, 其用量为废旧聚酯塑料 碎片质量的 0.1‰ -0.5‰。
2: 权利要求 1 所述的水溶性聚酯浆料, 其特征在于所述 1,2- 丙二醇的用量为废旧聚酯 碎片质量的 65%-70% ; 所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯碎片质量的 48%-52% ; 所述水系 聚酯改性剂 A 的用量为废旧聚酯碎片质量的 18%-20% ; 所述催化剂的用量为废旧聚酯碎片 质量的 0.2%-0.3% ; 所述复合稳定剂的用量为废旧聚酯碎片质量的 0.15‰ -0.4‰。
3: 权 利 要 求 2 所 述 的 水 溶 性 聚 酯 浆 料, 其特征在于所述复合稳定剂的用量为 0.2‰ -0.25‰。
4: 权利要求 1-3 任意一项所述的水溶性聚酯浆料, 其特征在于所述水系聚酯改性 剂 A 是由以下方法制备而得 : 将过量的二元醇与不饱和二羧酸进行酯化反应, 再加入 亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠, 在氮气保护下, 加入催化剂三元化二锑或二氧化锗, 升温至 255℃ -285℃, 反应 5 h -6h, 其中二元醇与不饱和二羧酸、 亚硫酸氢钠 / 焦亚硫酸钠的质量 比例为 : 200 : 15-35 : 65-85, 催化剂的用量为总原料质量 0.1%-0.6%。
5: 权利要求 4 所述水溶性聚酯浆料, 其特征在于所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所 述不饱和二羧酸为间苯二甲酸、 马来酸或衣康酸。
6: 权利要求 4 所述水溶性聚酯浆料, 其特征在于所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所 述二元醇为乙二醇、 丙二醇或丁二醇。
7: 权利要求 1-3、 5 和 6 任意一项所述水溶性聚酯浆料的制备方法, 其特征在于包括以 下步骤 : 将废旧聚酯塑料碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定剂 和催化剂按比例加入反应釜中, 在氮气保护下升温至 250℃ -285℃, 原料融化后开动搅拌 器搅拌, 使甲醇由反应釜的分水器流出, 至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为 3-4MPa 进行缩聚反应, 缩聚反应的温度为 265℃ -285℃, 反应 0.5h ~ 1.5 h 后, 停止抽真 空, 控制反应釜内温度为 275℃ -285℃, 分离镏分后收集反应物, 干燥, 得到水溶性聚酯浆 料。
8: 权利要求 4 所述水溶性聚酯浆料的制备方法, 其特征在于包括以下步骤 : 将废旧聚酯塑料碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定剂 和催化剂按比例加入反应釜中, 在氮气保护下升温至 250℃ -285℃, 原料融化后开动搅拌 器搅拌, 使甲醇由反应釜的分水器流出, 至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为 2 3-4MPa 进行缩聚反应, 缩聚反应的温度为 265℃ -285℃, 反应 0.5h ~ 1.5 h 后, 停止抽真 空, 控制反应釜内温度为 275℃ -285℃, 分离镏分后收集反应物, 干燥, 得到水溶性聚酯浆 料。
9: 根据权利要求 8 所述水溶性聚酯浆料的制备方法, 其特征在于还包括以下步骤 : 在 反应前用烧碱溶液对废旧聚酯碎片进行漂洗, 干燥。
10: 根据权利要求 9 所述水溶性聚酯浆料的制备方法, 其特征在于 : 所述烧碱溶液的较 好选择是碱的质量百分比浓度为 5%-8%。

说明书


废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料及其制备方法

    技术领域 本发明涉及一种利用废旧聚酯塑料一步法制备水溶性聚酯浆料的方法, 属于废旧 聚酯塑料瓶、 片加工回收利用技术领域。
     背景技术 聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)、 聚对苯二甲酸丙二酯 (PTT) 具有无嗅、 无味、 无毒、 质 量轻、 强度大、 气密性和透明性好等特点, 在食品包装领域中应用广泛, 尤其是碳酸饮料、 矿 泉水、 食用油等产品包装几乎都是应用聚酯塑料瓶。 废旧的聚酯塑料瓶不能自发降解, 若不 回收再利用, 将会造成严重的环境污染和资源浪费。
     目前, 国内外废旧聚酯塑料 PET、 PTT 的回收处理主要分为物理处理和化学处理两 种方法, 而聚酯再生行业主要是用其生产再生绦纶短纤。物理处理主要包括直接回收清洗 后再使用和粉碎后重新生产包装物, 虽然具有处理成本较低的优点, 但是回收聚酯瓶等包 装物的经济价值不大, 并且回收的聚酯产品不能再用于食品包装领域。
     化学处理主要是通过将收集的废旧聚酯塑料进行降解, 使之分解成制造 PET 树脂 的原料或中间体, 达到重复使用的目的。 化学处理方法具有较高的经济性, 目前大多数企业 倾向于用化学方法处理废旧聚酯塑料。
     杜 邦 公 司 将 粉 碎 的 聚 酯 塑 料 加 入 到 熔 融 的 对 苯 二 甲 酸 酯 (DMT) 中, 加热到 180℃ -200℃保持 60min-120min, 反应在氮气保护下进行, 直到聚酯塑料完全溶解, 溶解料 趁热过滤, 滤液进行甲醇醇解得到 DMT 和乙二醇 (EG)。将废旧聚酯塑料在甲醇溶液中醇解 得到 DMT 和 EG 的工艺较简单, 但产品提纯复杂, 最终产品品质较低。
     日本 Kobe Steel 公司利用超临界水将废旧聚酯塑料水解制成对苯二甲酸 (PTA) 和 EG。 在这个工艺中, 固态的 PET 加热到熔点 (245℃ ), 然后与水一起送到反应器中进行水 解反应, 控制水解时间, 把水解产物送入分离器中, 在室温下将 PTA 从水相中分离出来, 乙 二醇则留在溶液中。 此工艺需要在高温下进行, 给操作带来困难, 并且此工艺也存在后分离 的问题。
     伊斯曼公司将废旧聚酯塑料与过量的乙二醇在 180℃ -240℃左右反应 10min-4h, 将 PET 降解成低聚物, 把反应混合物溶解于热醇、 酯、 氯化烃、 酮等溶剂中, 热过滤除去不溶 物, 滤液送到 PET 装置参加缩聚反应, 生产纤维级聚酯。
     东南大学将废旧聚酯塑料溶解于二氯甲烷、 二氯乙烷、 氯仿、 四氯乙烷等有机溶剂 后, 以 2 滴 -10 滴 /min 的速度加入氯磺酸、 发烟硫酸或浓硫酸等, 在 20℃ -100℃温度下重 新进行聚合反应, 制备得到一种磺化聚酯去污剂 ( 中国专利 200810022651.5)。 该方法使用 的有机溶剂有较强的刺激性气味, 多数都有毒性, 对环境污染较严重, 而且该方法不能规模 化生产, 只能停留在实验室, 不能广泛应用大规模化工业生产之中。
     纺织业经纱上浆有悠久历史, 我国唐代已采用整经后 “过糊” 以减少经纱断头 ; 20 世纪 20 年代, 英国开始用糊精作为机械上浆的浆料, 到 40 年代已广泛采用淀粉作为棉纱 上浆浆料。20 世纪 70 年代 -90 年代, 聚乙烯醇、 聚丙烯及其酯、 聚丙烯酰胺、 接枝共聚淀粉
     等人工合成浆料大量应用于纺织经纱上浆, 逐渐形成了以变性淀粉、 聚乙烯醇和聚丙烯酸 类浆料的三大类浆料。但它们存在聚酯纤维粘附力小, 且退浆废液中的聚乙烯醇 (PVA) 难 以生物降解, 环境污染大等问题。近年来, 德国的 BASF、 美国的 Eastman、 印度 Ranchmjcal pvt、 法国 Rhone-Poulenc、 日本 Gooh chemjcal industry 等公司研制出新型的水溶性聚酯 浆料, 水溶性聚酯浆料的粘度、 表面张力都较低, 对纱线的润湿、 渗透性较好, 与其他浆料的 混溶性好, 易被微生物分解、 环保性能好。但现有的水溶性聚酯浆料均是采用单体为合成 原料, 先进行酯交换反应、 再进行缩聚反应得到, 生产成本高, 工艺复杂, 而且产品质量不稳 定, 很难在纺织工业中大力推广。目前国内外都在寻求水溶性聚酯浆料更加廉价的合成原 料和新工艺。 发明内容
     本发明的目的在于克服现有回收废旧聚酯塑料工艺和水溶性聚酯浆料的生产工 艺中所存在的不足, 提供一种利用废旧聚酯塑料一步法生产的水溶性聚酯浆料及其制备方 法和应用。
     为了实现上述目的, 本发明提供了以下技术方案 :
     一种废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料, 其包括以下物质的熔融反应产物 :
     废旧聚酯碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定剂和催 化剂,
     其中所述 1, 2- 丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 60% -80% ;
     所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 40% -60% ;
     所述水系聚酯改性剂 A 是由亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠磺化多元羧酸、 多元羧酸酐 或其二酯得到的磺化酯, 其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 15% -25% ;
     所 述 催 化 剂 为 三 元 化 二 锑 或 二 氧 化 锗, 其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 0.1% -0.4% ;
     所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成, 其用量为废旧聚酯 塑料碎片质量的 0.1‰ -0.5‰。
     所述 1, 2- 丙二醇的用量优选为废旧聚酯碎片质量的 65 % -70 % ; 所述一缩二 乙二醇的用量优选为废旧聚酯碎片质量的 48 % -52 % ; 所述水系聚酯改性剂 A 的用量优 选为废旧聚酯碎片质量的 18 % -20 % ; 所述催化剂的用量优选为废旧聚酯碎片质量的 0.2% -0.3% ; 所述复合稳定剂的用量优选为废旧聚酯碎片质量的 0.15‰ -0.4‰, 所述复 合稳定剂的用量更加优选为 0.2‰ -0.25‰。
     所述水系聚酯改性剂 A 是由以下方法制备而得 : 将过量的二元醇与不饱和二羧酸 进行酯化反应, 再加入亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠, 在氮气保护下, 加入催化剂三元化二锑或 二氧化锗, 升温至 255℃ -285℃, 反应 5h-6h, 得到水系聚酯改性剂 A。
     所述水系聚酯改性剂 A 的制备方法中, 二元醇与不饱和二羧酸、 亚硫酸氢钠 / 焦亚 硫酸钠的质量比例为 : 200 ∶ 15-35 ∶ 65-85, 催化剂的用量为总原料质量 ( 二元醇与不饱 和二羧酸、 亚硫酸氢钠 / 焦亚硫酸钠的总质量 )0.1% -0.6%。
     所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所述不饱和二羧酸可以为间苯二甲酸、 马来酸 或衣康酸。所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所述二元醇可以为乙二醇、 丙二醇或丁二醇。
     上述废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料, 其制备方法包括以下步骤 :
     将废旧聚酯塑料碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定 剂和催化剂按比例加入反应釜中, 在氮气保护下升温至 250℃ -285℃, 原料融化后开动搅 拌器搅拌, 使甲醇由反应釜的分水器流出, 至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力 为 3-4MPa 进行缩聚反应, 缩聚反应的温度为 265℃ -285℃, 反应 0.5h ~ 1.5h 后, 停止抽真 空, 控制反应釜内温度为 275℃ -285℃, 分离镏分后收集反应物, 干燥, 得到水溶性聚酯浆 料。
     上述废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法中, 在反应前, 最好用烧碱 溶液对废旧聚酯碎片进行漂洗, 干燥。所述烧碱溶液的较好选择是碱的质量百分比浓度为 5% -8%。
     水溶性聚酯浆料在纺织领域的应用。
     按照上述方法制备的水溶性聚酯, 其水溶性聚酯的含量为 99 %, pH 值 5-6, 熔 点 82 ℃, 为阴离子, 能完全溶解于 75 ℃ -85 ℃的热水中, 粘度为 2-3mPa s, 吸湿性 (RH = 75 % )6.4 %, 成膜性好, 溶液粘度较低, 可以满足 “两高一低”上浆工艺的要求, 并且在 90℃、 保温 180min, 其粘度值变化不大, 表明其热粘度稳定性优良。 目前聚酯废料主要有两大类, 即在聚酯与纤维生产各工序中产生的废块、 废丝等 加工废料及即用即弃的废塑料瓶。根据试验分析, 聚酯纤维废料与聚酯瓶的主要成分为聚 对苯二甲酸乙二醇酯 (PET, 或以下简称聚酯 )。废旧聚酯瓶回收包括物理处理和化学处理。 目前, 采用废旧聚酯塑料制备水溶性聚酯浆料在国内外均未见报道。
     PET 是由对苯二甲酸与乙二醇经酯交换、 缩聚而成, 它的短纤维和长纤维广泛用于 服装、 装饰、 工业织物三大领域上。在纺织中对涤纶纤维上浆是非常不容易的, 因为 PET 是 线型大分子, 由于分子中不含强极性基团, 同时单元中酯基和苯环间又形成共轭体系, 分子 链刚性较大, 从聚酯空间结构看大分子链的苯环几乎在同一平面上, 使相邻大分子凸凹部 分彼此镶嵌, 大分子难于向聚酯中扩散, 更难于使聚酯很快水解。所以, 根据高分子化合物 相似相容的原理, 能对涤纶纤维丝上浆的浆料应是带有亲水基团具有水溶性的聚酯材料。 而加入到聚酯大分子链的共聚酯改性剂, 应含有亲水性基团, 以便在水中能发生必要的溶 胀; 其次是含有双羟基或双羧酸基, 以便能参与缩聚反应, 还要有足够的热稳定性, 否则难 以经受合成时的高温。现国外已研制出新型的水溶性聚酯浆料, 其粘度、 表面张力都较低, 对纱线的润湿、 渗透性较好, 与其他浆料的混溶性好, 易被微生物分解、 环保性能好。 然而现 有的水溶性聚酯浆料均是采用单体为合成原料, 先进行酯交换反应、 再进行缩聚反应得到, 生产成本高, 工艺复杂, 而且产品质量不稳定, 很难在纺织工业中大力推广。
     本发明利用水溶性聚酯改性剂对将废旧聚酯塑料进行改性, 使聚酯浆料在聚合 时, 其大分子主链上既有酯基基团, 又有水溶性基团, 使其亲于水, 溶于水。 其中水系聚酯改 性剂 A( 磺化改性聚酯 ) 的制备, 以过量的二元醇与不饱和二羧酸 ( 如间苯二甲酸、 马来酸、 富马酸、 衣康酸等 ) 进行酯化反应, 再用焦亚硫酸钠或亚硫酸氢钠对原料双键进行磺化处 理得到磺化改性聚酯, 从而制得本项目的水系聚酯改性剂 A, 过量的二元醇既参加了酯化反 应, 又起到了溶剂的作用, 防止了间苯二甲酸等在反应过程中焦化, 有利于保证产品质量。
     本发明的水溶性聚酯用一步法合成, 即醇解、 酯交换和缩聚反应均在反应釜内一
     次完成。废旧聚酯在高温醇解过程中易发生严重的降解反应, 导致产品颜色加深甚至碳 化、 直接导致产品报废。本发明在合成水溶性聚酯时使用磷酸酯复合稳定剂, 以防止废旧 聚酯在高温醇解过程中发生严重的降解反应, 确保废旧聚酯在高温下先与二元醇反应降解 成 BHET 和 EG, 然后在带羧基官能团的改性剂作用下通过酯交换和缩聚反应, 生产含有酯基 (-COO-) 和水溶性基团 (-OH, -SO 3) 的水溶性聚酯浆料。它在大分子结构中具有与涤纶纤 维相似的分子结构, 都含有苯环、 脂肪烃基, 特别是分子主链中都含有酯基, 对涤纶纤维具 有优异的粘附性能, 改性剂引入大分子链后, 磺酸基团的极性使得大分子链间的相互作用 力加强, 牵制了大分子链的运动, 同时改性剂的间位结构, 破坏了 PET 大分子的规整性, 有 利于水分子的侵入, 同时磺酸基团的较强吸电子特性, 有利于水分子对酯基的进攻, 易于水 解。在湿热条件下, 聚酯材料易降解成低分子, 作为浆料用的水溶性聚酯不加任何封端剂, 使聚酯浆料在退浆后能尽快分解, 聚酯的水解是酯交换反应的逆反应, 由于亲水基团的引 入, 水溶性聚酯浆料的粘度、 表面张力都降低, 对纱线的润湿、 渗透性较好 ; 另外它还容易被 微生物分解, 环保性能好。
     与现有技术相比, 本发明以废旧聚酯塑料为原料采用酯交换缩聚一步法制备水溶 性聚酯浆料, 不仅解决了现有技术中废旧聚酯塑料处理工艺复杂或不经济的问题, 而且解 决了现有两步法制备水溶性聚酯存在的流程复杂、 时间长等工工艺难题, 具有原料成本低、 操作简便、 时间短、 能耗低的优点。同时也克服了分步制备的产品难以分离的缺陷。按照本 发明方法制备的水溶性聚酯浆料, 其外观为淡黄色固体, 水溶性聚酯的含量为 99%, pH 值 5-6, 熔点 82℃, 阴离子, 能完全溶解于 75℃ -85℃的热水中, 粘度为 2-3mPa s, 吸湿性 (RH = 75% )6.4%, 成膜, 溶液粘度较低, 可以满足 “两高一低” 上浆工艺的要求, 并且在 90℃、 保温 180min, 其粘度值变化不大, 表明其热粘度稳定性优良。 附图说明
     图 1 为本发明的水溶性聚酯浆料的红外光谱图 ;
     图 2、 图 3 为本发明的水溶性聚酯浆料的核磁共振图谱 ;
     图 4 为本发明的水溶性聚酯浆料的凝胶色谱分析报告图 ;
     图 5 为本发明的水溶性聚酯浆料的 X 射线衍射分析图谱。 具体实施方式
     本发明列举的废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法, 包括以下步骤 :
     将废旧聚酯塑料碎片、 1, 2- 丙二醇、 一缩二乙二醇、 水系聚酯改性剂 A、 复合稳定 剂和催化剂加入反应釜中, 在氮气保护下升温至 250 ℃ -285 ℃, 原料融化后开动搅拌器 搅拌, 使甲醇由反应釜的分水器流出, 至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为 3-4MPa 进行缩聚反应, 缩聚反应的温度为 265℃ -285℃, 反应 0.5h ~ 1.5h 后, 停止抽真空, 控制反应釜内温度为 275℃ -285℃, 分离镏分后收集反应物, 干燥, 得到水溶性聚酯浆料 ;
     所述 1, 2- 丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 60% -80% ;
     所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 40% -60% ;
     所述水系聚酯改性剂 A 的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的 15% -25% ;
     所 述 催 化 剂 为 三 元 化 二 锑 或 二 氧 化 锗, 其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0.1% -0.4% ;
     所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成, 其用量为废旧聚酯 塑料碎片质量的 0.1‰ -0.5‰。
     所述水系聚酯改性剂 A 是由以下方法制备而得 : 将过量的二元醇与不饱和二羧 酸进行酯化反应, 再加入亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠, 在氮气保护下, 加入催化剂三元化二 锑或二氧化锗, 升温至 255 ℃ -285 ℃, 反应 5h-6h, 得到水系聚酯改性剂 A ; 其中二元醇与 不饱和二羧酸、 亚硫酸氢钠 / 焦亚硫酸钠的质量比例为 : 200 ∶ 15-35 ∶ 65-85, 催化剂 催化剂的用量为总原料质量 ( 二元醇与不饱和二羧酸、 亚硫酸氢钠 / 焦亚硫酸钠的总质 量 )0.1% -0.6%。
     所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所述不饱和二羧酸可以为间苯二甲酸、 马来酸 或衣康酸。
     所述水系聚酯改性剂 A 制备方法中所述二元醇可以为乙二醇、 丙二醇或丁二醇。
     下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例, 凡基于本发明内容所实现的技术均属于本 发明的范围。
     实施例 1 本实施例列举的利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法, 包括以下步骤 : (1) 用碱的质量百分比浓度 5%的烧碱溶液对废旧聚酯塑料碎片进行漂洗 ;
     (2) 将 2kg 乙二醇与 350g 间苯二甲酸进行酯化反应, 反应后加入 650g 焦亚硫酸 钠, 在氮气保护下, 加入 3.5g 三元化二锑, 升温至 255℃ -285℃, 反应 5h-6h 得到水性聚酯 A。
     (3) 一步法合成水溶性聚酯 :
     取 1kg 步骤 (1) 的废旧聚酯塑料碎片烘干后加入反应釜内, 并加入 1, 2- 丙二醇 (PDO)0.7kg、 一缩二乙二醇 (DEG)0.48kg、 水系聚酯改性剂 A0.22kg、 三氧化二锑 2g 以及 磷酸三苯酯和三甲酯组成的复合稳定剂 0.4g ; 在氮气保护下逐步升温至 250 ℃ -285 ℃, 使原料全部融化, 待原料全部融化后开动搅拌器进行搅拌, 使甲醇由反应釜的分水器流 出, 至分水器无回流时 ( 此时无甲醇镏出 ), 减压抽真空至反应釜内压力为 3-4MPa 进行缩 聚反应, 缩聚反应的温度为 265 ℃ -285 ℃, 反应 1h 后, 停止抽真空, 控制反应釜内温度为 275℃ -285℃, 溜出二醇和水等小分子镏分后放料, 通过水下切料机切料并干燥后, 得到水 溶性聚酯浆料。
     本实施例的产品测定 :
     1) 本实施例产品的结构表征
     (1)I 红外光谱 (IR) 分析 :
     将水溶性聚酯浆料干燥至恒重后, 采用 KBr 压片法制样, 使用 Nicolet 公司制造的 6700 型红外光谱仪进行红外光谱测定。测定结果见图 1, 其中 3434cm-1 为醇羟基或游离的 酸基上的羟基特征吸收峰, 1726cm-1、 1454cm-1 为芳基上羧酸酯的羰基 CO 的伸缩振动特征吸 收峰, 2956cm-1 为甲基特征吸收峰, 2881cm-1 为仲烷和叔烷基特征吸收峰, 1614cm-1 为芳环的 CC 伸缩振动特征吸收峰, 728cm-1 处的谱带是由芳环上四个相邻氢的面外弯曲振动特征吸
     峰。从图 1 还可以看出 1274cm-1、 1120cm-1 处都有较强的谱带存在, 这是 -SO3 基团的 S = O 振动特征吸收峰。
     (2)II 核磁共振 (1H NMR) 分析 :
     核磁共振谱测定采用 Bruker 300 型傅立叶变换核磁共振仪进行, 测试条件为 : 磁 场强度 300MHz, 内标用氘代氯仿 (CDCl3), 化学位移为 7.26ppm。测定结果见图 2、 图 3, 从 图 2、 图 3 可以看出, 化学位移 δ = 8.08ppm, δ = 8.04ppm, δ = 8.00ppm 的多重峰为对 位和同位双取代、 三取代苯环上的氢的共振重叠峰 ; δ = 4.68ppm, δ = 4.50ppm, 为 1、 2丙 二醇和一缩二乙二醇上近羰基氢的贡献 ; δ = 3.87ppm, δ = 3.74ppm 为一缩二乙二醇上 与醚键相联结的亚甲基碳上的氢 ; δ = 1.25ppm, 为 1, 2- 丙二醇上的甲基碳上的氢。
     (3)III 凝胶色谱 (GPC) 分析 :
     采用 WATERS 公司生产的凝胶渗透色谱仪 (GPC) 测定分子量和分子量分布。测试 条件为 : 柱温 : 常温, 溶剂 : 四氢呋喃 ( 色谱纯 ), 标样 : 聚苯乙烯 ( 分子量 380-240000), 样 品浓度 : 10mg/mL, 进样量 : 10L, 手动进样。
     本实施例水溶性聚酯浆料的凝胶色谱分析报告见图 4。检测仪器可自动出具分析 报告, 由报告中数据可以看出水溶性聚酯的重均分子量为 2540, 分布系数为 1.81。分析报 告如下 :
     重均分子量 (Mw) = 2540
     数均分子量 (Mn) = 1400
     M10 分子量 (M10) = 7330
     分布系数 (MWD) = 1.81
     M90 分子量 (M90) = 4920
     (4)X 射线衍射分析 (WAXD) :
     采用 Dx-1000 型 x 射线衍射分析仪对本实施例的产品进行 X 射线衍射分析。扫描 速度为 4/min, 扫描范围为 5 ~ 50。工作电压为 40kV, 工作电流为 25mA。Cu 靶 / 石墨单色 器。检测结果见图 5, 从图 5 中可以看出, x 射线衍射曲线比较平坦, 这说明所制备的水溶性 聚酯浆料结构规整性较差, 为非晶态聚合物。以上表征说明水溶性聚酯浆料具有聚酯纤维 相类似的结构特征, 由于亲水基团引入变为非晶态聚合物。
     2) 产品性能测定
     (1) 水溶液和溶液稳定性的测定 :
     把所制备的水溶性聚酯浆料样品烘干至恒重, 在具有回流冷凝管的三口烧瓶中加 水配成 25%的分散液。加热至沸腾搅拌 0.5h 使之完全溶解, 降至室温, 过滤除去微量机械 杂质, 观察其水溶性。溶液在室温下放置一周, 观察是否有沉淀、 变化, 测定其溶液稳定性。
     (2) 熔点的测定 :
     用 RY21 型熔点仪 ( 天津市分析仪器厂 ) 对所得水溶性聚酯浆料样品进行熔点测 试。
     (3) 吸湿率的测定
     将水溶性聚酯浆料样品用粉碎机粉碎后, 用 60 目滤网过滤, 在室温下, 取其细份, 在室温条件下, 测量其相对湿度为 75%时的吸湿率。
     (4) 成膜性的测定 :将所得水溶性聚酯浆料样品烘干至恒重, 在具有回流冷凝管的三口烧瓶中加水配 成 6%的浆液, 在塑料薄膜上铺膜, 晾干, 评价其成膜性。
     (5) 粘度测试 :
     采用 NDJ-79 型旋转粘度计进行水溶性聚酯浆料的粘度测试。
     本实施例水溶性聚酯浆料的性能测试结果如表 1 :
     表 -1 水溶性聚酯浆料性能测试结果表
     (6) 热粘稳定性的测试 :
     在溶液浓度 6%、 温度 90℃时测试水溶性聚酯浆料的热粘稳定性 ( 采用 NDJ-79 型 旋转粘度计 ), 结果见表 2 :
     表 -2 水溶性聚酯浆料的热粘稳定性测试表
     保温时间 /min 粘度 /mPa s
     30 2.660 2.590 3.0120 2.6150 2.7180 2.6可以看出 6%的水溶性聚酯浆料的溶液粘度较低, 可以满足 “两高一低” 上浆工艺 的要求, 并且在 90℃、 保温 180min, 其粘度值变化不大, 表明其热粘稳定性优良。
     (7) 混溶性测定 :
     将水溶性聚酯浆料与淀粉、 PVA、 聚丙烯酸按水溶性聚酯浆料∶淀粉∶ PVA ∶聚丙 稀酸= 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 的比例在 95℃下经过 2-3 小时焖煮后取出, 在室温下静止 24 小时后 观察是否有分层现象。结果显示为 72 小时都无分层现象。
     3) 本实施例的水溶性聚酯浆料在纺织领域的应用 :
     将本实施例产品按中棉行协浆料生产应用部编 “常用纺织浆料质量与检测” 要求 和研究需要自测和送检。检测单位为中棉行协浆料检测中心。
     (1) 浆纱粘着力测试结果 :
     表 -3 浆纱粘着力测试结果表
     项目 粘度 涤棉粘着力 纯涤粘着力
     单位 mPa s N N结果 1.0 93.63 109.49备注 6%, 95℃ CV : 16.49% CV : 20.85%涤棉粗纱的混纺比为 65/35。 (2) 浆纱性能 : 涤棉混纺品种采用水溶性聚酯浆料浆纱, 性能测试结果如下 : 表 -4 浆纱性能测试结果表
     (3) 聚酯浆料的可生物降解性试验 经射洪县环保局试验, 试验方法和结果见下 : ①需氧量 (COD) 和五日生化需氧量 (BOD) 测定方法 :重铬酸钾在强酸性溶液中是强氧化剂, 加热煮沸时能较完全地氧化废水中的有机 物及其他原物质, 过量的重铬酸钾, 以试亚铁灵作指示剂, 用硫酸亚铁铵滴定, 由消耗的重 铬酸钾量即可计算出水样所耗的氧的数量 (mg/L)。将水样用稀释水适当稀释, 使其中含有 足够的溶解氧, 能满足培养五天微生物需氧量的要求。将经稀释的水样分别置于两个测氧 瓶中。 一瓶测定其当天的溶解氧, 另一瓶水封后于 20℃条件下培养 5 天后测定其溶解氧, 二 者之差即为生化过程所消耗的氧。
     ②水溶性聚酯浆料与几种浆料的 COD 和 BOD 及 BOD/COD 值比较 :
     经四川射洪县环境保护局测定, 结果如下 :
     几种浆料的 COD 和 BOD 及 BOD/cOD 值
     表 -5 浆料的 COD 和 BOD 及 BOD/cOD 值表
     项目 COD/mg BOD/mg BOD/COD
     醋酸酯淀粉 1-1 1-1 210000 41000 0.195PVA-1799 163000 3015 0.0185本实施例水溶性聚酯浆料 121800 15060 0.123BOD/COD 反映了该物质对环境的影响程度。由表 -5 可知, 聚酯浆料的 BOD/COD 值 仅次于醋酸酯淀粉, 而比 PVA-1799 高一个数量级, 说明它对环境的影响要小得多。
     从上面应用试验结果可以看出水溶性聚酯浆料对涤棉纱线具有良好的粘着力和 增强减伸性能, 并且提高了纱线的耐摩擦性能, 退浆容易, 达到生产要求。
     4) 本实施例与国内外同类技术及产品比较
     用韩国 sK 水溶性聚酯浆料、 上海才德水溶性聚酯浆料及本实施例水溶性聚酯浆料三种浆料作对比。
     (1) 生产技术
     表 -6 本实施例与同类项目生产技术对比表
     公司原料工艺 二步法 二步法 一步法改性剂研制 没有 没有 有反应温度和真空度 较高 较高 较低韩国 SK 公司 PTA, BD 上海才德公司 DMT, BD 本发明
     废旧聚酯瓶从表 -6 对比可以看出本公司原料价廉, 工艺独特, 操作简便, 能耗低。 (2) 产品表观性能对比 表 -7 本实施例与同类项目产品表观性能对比
     (3) 同样与淀粉按 90 ∶ 10 的比例焖煮后制成浆膜其性能对比 表 -8 浆膜的性能对比从对比结果可以看出本实施例的水溶性聚酯浆料优于其他公司产品。
     实施例 2
     本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例 1, 所用 水系聚酯改性剂 A 的制备同实施例 1, 其中步骤 (1) 中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓 度为 8%。
     步骤 (3) 中各原料的用量为 : 废旧聚酯 1kg, 1, 2- 丙二醇 0.65kg, 一缩二乙二醇 0.48kg, 水系聚酯改性剂 A 0.18kg, 催化剂 2g, 复合稳定剂 0.4g。
     经检测, 本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色, 含量为 99%, pH 值为 5, 熔点
     为 82℃, 为阴离子, 能完全溶于 75℃ -85℃的热水中, 粘度为 2.5mP s, 吸湿性 (RH = 75% ) 为 6.3%, 成膜性良好。
     实施例 3
     本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例 1, 所用 水系聚酯改性剂 A 的制备同实施例 1, 其中步骤 (1) 中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓 度为 8%。
     步骤 (3) 中各原料的用量为 : 废旧聚酯 1kg, 1, 2- 丙二醇 0.8kg, 一缩二乙二醇 0.6kg, 水系聚酯改性剂 A 0.2kg, 催化剂 3g, 复合稳定剂 0.2g。
     经检测, 本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色, 含量为 99%, pH 值为 6, 熔点 为 82℃, 为阴离子, 能完全溶于 75℃ -85℃的热水中, 粘度为 2.8mP s, 吸湿性 (RH = 75% ) 为 6.5%, 成膜性良好。
     实施例 4
     本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例 1, 所用 水系聚酯改性剂 A 的制备同实施例 1, 其中步骤 (1) 中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓 度为 8%。
     步骤 (3) 中各原料的用量为 : 废旧聚酯 1kg, 1, 2- 丙二醇 0.8kg, 一缩二乙二醇 0.6kg, 水系聚酯改性剂 A 0.2kg, 催化剂 3g, 复合稳定剂 0.5g。
     经检测, 本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色, 含量为 99 %, pH 值为 5.5, 熔点为 82℃, 为阴离子, 能完全溶于 75℃ -85℃的热水中, 粘度为 2.2mP s, 吸湿性 (RH = 75% ) 为 6.4%, 成膜性良好。

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1、10申请公布号CN101955581A43申请公布日20110126CN101955581ACN101955581A21申请号201010501494322申请日20101010C08G63/688200601C08G63/86200601C08K5/523200601C08K5/521200601D06M15/507200601D06M101/3220060171申请人四川宏扬高分子科技有限公司地址四川省遂宁市射洪县新华中街馨荷苑5860号72发明人杨建74专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人刘雪莲54发明名称废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料及其制备方法57摘要本发明。

2、公开了一种废旧聚酯塑料一步法制备水溶性聚酯浆料的方法,属于废旧聚酯塑料瓶、片加工回收利用技术领域。本发明将废旧聚酯碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂在同一反应釜中进行改性和缩聚反应,使聚酯浆料在聚合时大分子主链上既有酯基基团,又有水溶性基团,使其亲于水,溶于水。本发明采用酯交换缩聚一步法制备水溶性聚酯浆料,解决了现有两步法制备水溶性聚酯存在的流程复杂、时间长等工工艺难题,具有原料成本低、操作简便、时间短、能耗低的优点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图5页CN101955581A1/2页21一种废旧聚。

3、酯塑料制备的水溶性聚酯浆料,其特征在于其包括以下物质的熔融反应产物废旧聚酯碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂,其中所述1,2丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的6080;所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的4060;所述水系聚酯改性剂A是由亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠磺化多元羧酸、多元羧酸酐或其二酯得到的磺化酯,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的1525;所述催化剂为三元化二锑或二氧化锗,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0104;所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0105。2权利要求1所述的水溶性聚酯浆料,其特。

4、征在于所述1,2丙二醇的用量为废旧聚酯碎片质量的6570;所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯碎片质量的4852;所述水系聚酯改性剂A的用量为废旧聚酯碎片质量的1820;所述催化剂的用量为废旧聚酯碎片质量的0203;所述复合稳定剂的用量为废旧聚酯碎片质量的01504。3权利要求2所述的水溶性聚酯浆料,其特征在于所述复合稳定剂的用量为02025。4权利要求13任意一项所述的水溶性聚酯浆料,其特征在于所述水系聚酯改性剂A是由以下方法制备而得将过量的二元醇与不饱和二羧酸进行酯化反应,再加入亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠,在氮气保护下,加入催化剂三元化二锑或二氧化锗,升温至255285,反应5H6H,其中二元醇与。

5、不饱和二羧酸、亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠的质量比例为20015356585,催化剂的用量为总原料质量0106。5权利要求4所述水溶性聚酯浆料,其特征在于所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述不饱和二羧酸为间苯二甲酸、马来酸或衣康酸。6权利要求4所述水溶性聚酯浆料,其特征在于所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述二元醇为乙二醇、丙二醇或丁二醇。7权利要求13、5和6任意一项所述水溶性聚酯浆料的制备方法,其特征在于包括以下步骤将废旧聚酯塑料碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂按比例加入反应釜中,在氮气保护下升温至250285,原料融化后开动搅拌器搅拌,使甲醇由反应釜的分水器流。

6、出,至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为34MPA进行缩聚反应,缩聚反应的温度为265285,反应05H15H后,停止抽真空,控制反应釜内温度为275285,分离镏分后收集反应物,干燥,得到水溶性聚酯浆料。8权利要求4所述水溶性聚酯浆料的制备方法,其特征在于包括以下步骤将废旧聚酯塑料碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂按比例加入反应釜中,在氮气保护下升温至250285,原料融化后开动搅拌器搅拌,使甲醇由反应釜的分水器流出,至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为权利要求书CN101955581A2/2页334MPA进行缩聚反应,缩聚反应的温度为2652。

7、85,反应05H15H后,停止抽真空,控制反应釜内温度为275285,分离镏分后收集反应物,干燥,得到水溶性聚酯浆料。9根据权利要求8所述水溶性聚酯浆料的制备方法,其特征在于还包括以下步骤在反应前用烧碱溶液对废旧聚酯碎片进行漂洗,干燥。10根据权利要求9所述水溶性聚酯浆料的制备方法,其特征在于所述烧碱溶液的较好选择是碱的质量百分比浓度为58。权利要求书CN101955581A1/10页4废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种利用废旧聚酯塑料一步法制备水溶性聚酯浆料的方法,属于废旧聚酯塑料瓶、片加工回收利用技术领域。背景技术0002聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚。

8、对苯二甲酸丙二酯PTT具有无嗅、无味、无毒、质量轻、强度大、气密性和透明性好等特点,在食品包装领域中应用广泛,尤其是碳酸饮料、矿泉水、食用油等产品包装几乎都是应用聚酯塑料瓶。废旧的聚酯塑料瓶不能自发降解,若不回收再利用,将会造成严重的环境污染和资源浪费。0003目前,国内外废旧聚酯塑料PET、PTT的回收处理主要分为物理处理和化学处理两种方法,而聚酯再生行业主要是用其生产再生绦纶短纤。物理处理主要包括直接回收清洗后再使用和粉碎后重新生产包装物,虽然具有处理成本较低的优点,但是回收聚酯瓶等包装物的经济价值不大,并且回收的聚酯产品不能再用于食品包装领域。0004化学处理主要是通过将收集的废旧聚酯塑。

9、料进行降解,使之分解成制造PET树脂的原料或中间体,达到重复使用的目的。化学处理方法具有较高的经济性,目前大多数企业倾向于用化学方法处理废旧聚酯塑料。0005杜邦公司将粉碎的聚酯塑料加入到熔融的对苯二甲酸酯DMT中,加热到180200保持60MIN120MIN,反应在氮气保护下进行,直到聚酯塑料完全溶解,溶解料趁热过滤,滤液进行甲醇醇解得到DMT和乙二醇EG。将废旧聚酯塑料在甲醇溶液中醇解得到DMT和EG的工艺较简单,但产品提纯复杂,最终产品品质较低。0006日本KOBESTEEL公司利用超临界水将废旧聚酯塑料水解制成对苯二甲酸PTA和EG。在这个工艺中,固态的PET加热到熔点245,然后与水。

10、一起送到反应器中进行水解反应,控制水解时间,把水解产物送入分离器中,在室温下将PTA从水相中分离出来,乙二醇则留在溶液中。此工艺需要在高温下进行,给操作带来困难,并且此工艺也存在后分离的问题。0007伊斯曼公司将废旧聚酯塑料与过量的乙二醇在180240左右反应10MIN4H,将PET降解成低聚物,把反应混合物溶解于热醇、酯、氯化烃、酮等溶剂中,热过滤除去不溶物,滤液送到PET装置参加缩聚反应,生产纤维级聚酯。0008东南大学将废旧聚酯塑料溶解于二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯乙烷等有机溶剂后,以2滴10滴/MIN的速度加入氯磺酸、发烟硫酸或浓硫酸等,在20100温度下重新进行聚合反应,制备得到一。

11、种磺化聚酯去污剂中国专利2008100226515。该方法使用的有机溶剂有较强的刺激性气味,多数都有毒性,对环境污染较严重,而且该方法不能规模化生产,只能停留在实验室,不能广泛应用大规模化工业生产之中。0009纺织业经纱上浆有悠久历史,我国唐代已采用整经后“过糊”以减少经纱断头;20世纪20年代,英国开始用糊精作为机械上浆的浆料,到40年代已广泛采用淀粉作为棉纱上浆浆料。20世纪70年代90年代,聚乙烯醇、聚丙烯及其酯、聚丙烯酰胺、接枝共聚淀粉说明书CN101955581A2/10页5等人工合成浆料大量应用于纺织经纱上浆,逐渐形成了以变性淀粉、聚乙烯醇和聚丙烯酸类浆料的三大类浆料。但它们存在聚。

12、酯纤维粘附力小,且退浆废液中的聚乙烯醇PVA难以生物降解,环境污染大等问题。近年来,德国的BASF、美国的EASTMAN、印度RANCHMJCALPVT、法国RHONEPOULENC、日本GOOHCHEMJCALINDUSTRY等公司研制出新型的水溶性聚酯浆料,水溶性聚酯浆料的粘度、表面张力都较低,对纱线的润湿、渗透性较好,与其他浆料的混溶性好,易被微生物分解、环保性能好。但现有的水溶性聚酯浆料均是采用单体为合成原料,先进行酯交换反应、再进行缩聚反应得到,生产成本高,工艺复杂,而且产品质量不稳定,很难在纺织工业中大力推广。目前国内外都在寻求水溶性聚酯浆料更加廉价的合成原料和新工艺。发明内容00。

13、10本发明的目的在于克服现有回收废旧聚酯塑料工艺和水溶性聚酯浆料的生产工艺中所存在的不足,提供一种利用废旧聚酯塑料一步法生产的水溶性聚酯浆料及其制备方法和应用。0011为了实现上述目的,本发明提供了以下技术方案0012一种废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料,其包括以下物质的熔融反应产物0013废旧聚酯碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂,0014其中所述1,2丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的6080;0015所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的4060;0016所述水系聚酯改性剂A是由亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠磺化多元羧酸、多元羧酸酐或其二酯得到的磺化。

14、酯,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的1525;0017所述催化剂为三元化二锑或二氧化锗,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0104;0018所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0105。0019所述1,2丙二醇的用量优选为废旧聚酯碎片质量的6570;所述一缩二乙二醇的用量优选为废旧聚酯碎片质量的4852;所述水系聚酯改性剂A的用量优选为废旧聚酯碎片质量的1820;所述催化剂的用量优选为废旧聚酯碎片质量的0203;所述复合稳定剂的用量优选为废旧聚酯碎片质量的01504,所述复合稳定剂的用量更加优选为02025。0020所述水系聚酯改性剂A是由以下方法制备。

15、而得将过量的二元醇与不饱和二羧酸进行酯化反应,再加入亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠,在氮气保护下,加入催化剂三元化二锑或二氧化锗,升温至255285,反应5H6H,得到水系聚酯改性剂A。0021所述水系聚酯改性剂A的制备方法中,二元醇与不饱和二羧酸、亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠的质量比例为20015356585,催化剂的用量为总原料质量二元醇与不饱和二羧酸、亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠的总质量0106。0022所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述不饱和二羧酸可以为间苯二甲酸、马来酸或衣康酸。说明书CN101955581A3/10页60023所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述二元醇可以为乙二醇、丙二醇或丁二醇。002。

16、4上述废旧聚酯塑料制备的水溶性聚酯浆料,其制备方法包括以下步骤0025将废旧聚酯塑料碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂和催化剂按比例加入反应釜中,在氮气保护下升温至250285,原料融化后开动搅拌器搅拌,使甲醇由反应釜的分水器流出,至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为34MPA进行缩聚反应,缩聚反应的温度为265285,反应05H15H后,停止抽真空,控制反应釜内温度为275285,分离镏分后收集反应物,干燥,得到水溶性聚酯浆料。0026上述废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法中,在反应前,最好用烧碱溶液对废旧聚酯碎片进行漂洗,干燥。所述烧碱溶液的较好选。

17、择是碱的质量百分比浓度为58。0027水溶性聚酯浆料在纺织领域的应用。0028按照上述方法制备的水溶性聚酯,其水溶性聚酯的含量为99,PH值56,熔点82,为阴离子,能完全溶解于7585的热水中,粘度为23MPAS,吸湿性RH7564,成膜性好,溶液粘度较低,可以满足“两高一低”上浆工艺的要求,并且在90、保温180MIN,其粘度值变化不大,表明其热粘度稳定性优良。0029目前聚酯废料主要有两大类,即在聚酯与纤维生产各工序中产生的废块、废丝等加工废料及即用即弃的废塑料瓶。根据试验分析,聚酯纤维废料与聚酯瓶的主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET,或以下简称聚酯。废旧聚酯瓶回收包括物理处理和化学处。

18、理。目前,采用废旧聚酯塑料制备水溶性聚酯浆料在国内外均未见报道。0030PET是由对苯二甲酸与乙二醇经酯交换、缩聚而成,它的短纤维和长纤维广泛用于服装、装饰、工业织物三大领域上。在纺织中对涤纶纤维上浆是非常不容易的,因为PET是线型大分子,由于分子中不含强极性基团,同时单元中酯基和苯环间又形成共轭体系,分子链刚性较大,从聚酯空间结构看大分子链的苯环几乎在同一平面上,使相邻大分子凸凹部分彼此镶嵌,大分子难于向聚酯中扩散,更难于使聚酯很快水解。所以,根据高分子化合物相似相容的原理,能对涤纶纤维丝上浆的浆料应是带有亲水基团具有水溶性的聚酯材料。而加入到聚酯大分子链的共聚酯改性剂,应含有亲水性基团,以。

19、便在水中能发生必要的溶胀;其次是含有双羟基或双羧酸基,以便能参与缩聚反应,还要有足够的热稳定性,否则难以经受合成时的高温。现国外已研制出新型的水溶性聚酯浆料,其粘度、表面张力都较低,对纱线的润湿、渗透性较好,与其他浆料的混溶性好,易被微生物分解、环保性能好。然而现有的水溶性聚酯浆料均是采用单体为合成原料,先进行酯交换反应、再进行缩聚反应得到,生产成本高,工艺复杂,而且产品质量不稳定,很难在纺织工业中大力推广。0031本发明利用水溶性聚酯改性剂对将废旧聚酯塑料进行改性,使聚酯浆料在聚合时,其大分子主链上既有酯基基团,又有水溶性基团,使其亲于水,溶于水。其中水系聚酯改性剂A磺化改性聚酯的制备,以过。

20、量的二元醇与不饱和二羧酸如间苯二甲酸、马来酸、富马酸、衣康酸等进行酯化反应,再用焦亚硫酸钠或亚硫酸氢钠对原料双键进行磺化处理得到磺化改性聚酯,从而制得本项目的水系聚酯改性剂A,过量的二元醇既参加了酯化反应,又起到了溶剂的作用,防止了间苯二甲酸等在反应过程中焦化,有利于保证产品质量。0032本发明的水溶性聚酯用一步法合成,即醇解、酯交换和缩聚反应均在反应釜内一说明书CN101955581A4/10页7次完成。废旧聚酯在高温醇解过程中易发生严重的降解反应,导致产品颜色加深甚至碳化、直接导致产品报废。本发明在合成水溶性聚酯时使用磷酸酯复合稳定剂,以防止废旧聚酯在高温醇解过程中发生严重的降解反应,确保。

21、废旧聚酯在高温下先与二元醇反应降解成BHET和EG,然后在带羧基官能团的改性剂作用下通过酯交换和缩聚反应,生产含有酯基COO和水溶性基团OH,SO3的水溶性聚酯浆料。它在大分子结构中具有与涤纶纤维相似的分子结构,都含有苯环、脂肪烃基,特别是分子主链中都含有酯基,对涤纶纤维具有优异的粘附性能,改性剂引入大分子链后,磺酸基团的极性使得大分子链间的相互作用力加强,牵制了大分子链的运动,同时改性剂的间位结构,破坏了PET大分子的规整性,有利于水分子的侵入,同时磺酸基团的较强吸电子特性,有利于水分子对酯基的进攻,易于水解。在湿热条件下,聚酯材料易降解成低分子,作为浆料用的水溶性聚酯不加任何封端剂,使聚酯。

22、浆料在退浆后能尽快分解,聚酯的水解是酯交换反应的逆反应,由于亲水基团的引入,水溶性聚酯浆料的粘度、表面张力都降低,对纱线的润湿、渗透性较好;另外它还容易被微生物分解,环保性能好。0033与现有技术相比,本发明以废旧聚酯塑料为原料采用酯交换缩聚一步法制备水溶性聚酯浆料,不仅解决了现有技术中废旧聚酯塑料处理工艺复杂或不经济的问题,而且解决了现有两步法制备水溶性聚酯存在的流程复杂、时间长等工工艺难题,具有原料成本低、操作简便、时间短、能耗低的优点。同时也克服了分步制备的产品难以分离的缺陷。按照本发明方法制备的水溶性聚酯浆料,其外观为淡黄色固体,水溶性聚酯的含量为99,PH值56,熔点82,阴离子,能。

23、完全溶解于7585的热水中,粘度为23MPAS,吸湿性RH7564,成膜,溶液粘度较低,可以满足“两高一低”上浆工艺的要求,并且在90、保温180MIN,其粘度值变化不大,表明其热粘度稳定性优良。附图说明0034图1为本发明的水溶性聚酯浆料的红外光谱图;0035图2、图3为本发明的水溶性聚酯浆料的核磁共振图谱;0036图4为本发明的水溶性聚酯浆料的凝胶色谱分析报告图;0037图5为本发明的水溶性聚酯浆料的X射线衍射分析图谱。具体实施方式0038本发明列举的废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法,包括以下步骤0039将废旧聚酯塑料碎片、1,2丙二醇、一缩二乙二醇、水系聚酯改性剂A、复合稳定剂。

24、和催化剂加入反应釜中,在氮气保护下升温至250285,原料融化后开动搅拌器搅拌,使甲醇由反应釜的分水器流出,至分水器无回流时抽真空减压至反应釜内压力为34MPA进行缩聚反应,缩聚反应的温度为265285,反应05H15H后,停止抽真空,控制反应釜内温度为275285,分离镏分后收集反应物,干燥,得到水溶性聚酯浆料;0040所述1,2丙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的6080;0041所述一缩二乙二醇的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的4060;0042所述水系聚酯改性剂A的用量为废旧聚酯塑料碎片质量的1525;0043所述催化剂为三元化二锑或二氧化锗,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的说明书CN101。

25、955581A5/10页80104;0044所述复合稳定剂由磷酸三苯酯和磷酸三甲酯按等质量比组成,其用量为废旧聚酯塑料碎片质量的0105。0045所述水系聚酯改性剂A是由以下方法制备而得将过量的二元醇与不饱和二羧酸进行酯化反应,再加入亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠,在氮气保护下,加入催化剂三元化二锑或二氧化锗,升温至255285,反应5H6H,得到水系聚酯改性剂A;其中二元醇与不饱和二羧酸、亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠的质量比例为20015356585,催化剂催化剂的用量为总原料质量二元醇与不饱和二羧酸、亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠的总质量0106。0046所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述不饱和二羧酸可以为间苯。

26、二甲酸、马来酸或衣康酸。0047所述水系聚酯改性剂A制备方法中所述二元醇可以为乙二醇、丙二醇或丁二醇。0048下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。0049实施例10050本实施例列举的利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法,包括以下步骤00511用碱的质量百分比浓度5的烧碱溶液对废旧聚酯塑料碎片进行漂洗;00522将2KG乙二醇与350G间苯二甲酸进行酯化反应,反应后加入650G焦亚硫酸钠,在氮气保护下,加入35G三元化二锑,升温至255285,反应5H6H得到水。

27、性聚酯A。00533一步法合成水溶性聚酯0054取1KG步骤1的废旧聚酯塑料碎片烘干后加入反应釜内,并加入1,2丙二醇PDO07KG、一缩二乙二醇DEG048KG、水系聚酯改性剂A022KG、三氧化二锑2G以及磷酸三苯酯和三甲酯组成的复合稳定剂04G;在氮气保护下逐步升温至250285,使原料全部融化,待原料全部融化后开动搅拌器进行搅拌,使甲醇由反应釜的分水器流出,至分水器无回流时此时无甲醇镏出,减压抽真空至反应釜内压力为34MPA进行缩聚反应,缩聚反应的温度为265285,反应1H后,停止抽真空,控制反应釜内温度为275285,溜出二醇和水等小分子镏分后放料,通过水下切料机切料并干燥后,得到。

28、水溶性聚酯浆料。0055本实施例的产品测定00561本实施例产品的结构表征00571I红外光谱IR分析0058将水溶性聚酯浆料干燥至恒重后,采用KBR压片法制样,使用NICOLET公司制造的6700型红外光谱仪进行红外光谱测定。测定结果见图1,其中3434CM1为醇羟基或游离的酸基上的羟基特征吸收峰,1726CM1、1454CM1为芳基上羧酸酯的羰基CO的伸缩振动特征吸收峰,2956CM1为甲基特征吸收峰,2881CM1为仲烷和叔烷基特征吸收峰,1614CM1为芳环的CC伸缩振动特征吸收峰,728CM1处的谱带是由芳环上四个相邻氢的面外弯曲振动特征吸说明书CN101955581A6/10页9峰。

29、。从图1还可以看出1274CM1、1120CM1处都有较强的谱带存在,这是SO3基团的SO振动特征吸收峰。00592II核磁共振1HNMR分析0060核磁共振谱测定采用BRUKER300型傅立叶变换核磁共振仪进行,测试条件为磁场强度300MHZ,内标用氘代氯仿CDCL3,化学位移为726PPM。测定结果见图2、图3,从图2、图3可以看出,化学位移808PPM,804PPM,800PPM的多重峰为对位和同位双取代、三取代苯环上的氢的共振重叠峰;468PPM,450PPM,为1、2丙二醇和一缩二乙二醇上近羰基氢的贡献;387PPM,374PPM为一缩二乙二醇上与醚键相联结的亚甲基碳上的氢;125P。

30、PM,为1,2丙二醇上的甲基碳上的氢。00613III凝胶色谱GPC分析0062采用WATERS公司生产的凝胶渗透色谱仪GPC测定分子量和分子量分布。测试条件为柱温常温,溶剂四氢呋喃色谱纯,标样聚苯乙烯分子量380240000,样品浓度10MG/ML,进样量10L,手动进样。0063本实施例水溶性聚酯浆料的凝胶色谱分析报告见图4。检测仪器可自动出具分析报告,由报告中数据可以看出水溶性聚酯的重均分子量为2540,分布系数为181。分析报告如下0064重均分子量MW25400065数均分子量MN14000066M10分子量M1073300067分布系数MWD1810068M90分子量M904920。

31、00694X射线衍射分析WAXD0070采用DX1000型X射线衍射分析仪对本实施例的产品进行X射线衍射分析。扫描速度为4/MIN,扫描范围为550。工作电压为40KV,工作电流为25MA。CU靶/石墨单色器。检测结果见图5,从图5中可以看出,X射线衍射曲线比较平坦,这说明所制备的水溶性聚酯浆料结构规整性较差,为非晶态聚合物。以上表征说明水溶性聚酯浆料具有聚酯纤维相类似的结构特征,由于亲水基团引入变为非晶态聚合物。00712产品性能测定00721水溶液和溶液稳定性的测定0073把所制备的水溶性聚酯浆料样品烘干至恒重,在具有回流冷凝管的三口烧瓶中加水配成25的分散液。加热至沸腾搅拌05H使之完全。

32、溶解,降至室温,过滤除去微量机械杂质,观察其水溶性。溶液在室温下放置一周,观察是否有沉淀、变化,测定其溶液稳定性。00742熔点的测定0075用RY21型熔点仪天津市分析仪器厂对所得水溶性聚酯浆料样品进行熔点测试。00763吸湿率的测定0077将水溶性聚酯浆料样品用粉碎机粉碎后,用60目滤网过滤,在室温下,取其细份,在室温条件下,测量其相对湿度为75时的吸湿率。00784成膜性的测定说明书CN101955581A7/10页100079将所得水溶性聚酯浆料样品烘干至恒重,在具有回流冷凝管的三口烧瓶中加水配成6的浆液,在塑料薄膜上铺膜,晾干,评价其成膜性。00805粘度测试0081采用NDJ79型。

33、旋转粘度计进行水溶性聚酯浆料的粘度测试。0082本实施例水溶性聚酯浆料的性能测试结果如表10083表1水溶性聚酯浆料性能测试结果表008400856热粘稳定性的测试0086在溶液浓度6、温度90时测试水溶性聚酯浆料的热粘稳定性采用NDJ79型旋转粘度计,结果见表20087表2水溶性聚酯浆料的热粘稳定性测试表0088保温时间/MIN306090120150180粘度/MPAS2625302627260089可以看出6的水溶性聚酯浆料的溶液粘度较低,可以满足“两高一低”上浆工艺的要求,并且在90、保温180MIN,其粘度值变化不大,表明其热粘稳定性优良。00907混溶性测定0091将水溶性聚酯浆料。

34、与淀粉、PVA、聚丙烯酸按水溶性聚酯浆料淀粉PVA聚丙稀酸1111的比例在95下经过23小时焖煮后取出,在室温下静止24小时后观察是否有分层现象。结果显示为72小时都无分层现象。00923本实施例的水溶性聚酯浆料在纺织领域的应用0093将本实施例产品按中棉行协浆料生产应用部编“常用纺织浆料质量与检测”要求和研究需要自测和送检。检测单位为中棉行协浆料检测中心。00941浆纱粘着力测试结果0095表3浆纱粘着力测试结果表0096项目单位结果备注粘度MPAS106,95涤棉粘着力N9363CV1649纯涤粘着力N10949CV20850097说明书CN101955581A8/10页110098涤棉粗。

35、纱的混纺比为65/35。00992浆纱性能0100涤棉混纺品种采用水溶性聚酯浆料浆纱,性能测试结果如下0101表4浆纱性能测试结果表010201033聚酯浆料的可生物降解性试验0104经射洪县环保局试验,试验方法和结果见下0105需氧量COD和五日生化需氧量BOD测定方法0106重铬酸钾在强酸性溶液中是强氧化剂,加热煮沸时能较完全地氧化废水中的有机物及其他原物质,过量的重铬酸钾,以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵滴定,由消耗的重铬酸钾量即可计算出水样所耗的氧的数量MG/L。将水样用稀释水适当稀释,使其中含有足够的溶解氧,能满足培养五天微生物需氧量的要求。将经稀释的水样分别置于两个测氧瓶中。一瓶测。

36、定其当天的溶解氧,另一瓶水封后于20条件下培养5天后测定其溶解氧,二者之差即为生化过程所消耗的氧。0107水溶性聚酯浆料与几种浆料的COD和BOD及BOD/COD值比较0108经四川射洪县环境保护局测定,结果如下0109几种浆料的COD和BOD及BOD/COD值0110表5浆料的COD和BOD及BOD/COD值表0111项目醋酸酯淀粉PVA1799本实施例水溶性聚酯浆料COD/MG11210000163000121800BOD/MG1141000301515060BOD/COD01950018501230112BOD/COD反映了该物质对环境的影响程度。由表5可知,聚酯浆料的BOD/COD值仅。

37、次于醋酸酯淀粉,而比PVA1799高一个数量级,说明它对环境的影响要小得多。0113从上面应用试验结果可以看出水溶性聚酯浆料对涤棉纱线具有良好的粘着力和增强减伸性能,并且提高了纱线的耐摩擦性能,退浆容易,达到生产要求。01144本实施例与国内外同类技术及产品比较0115用韩国SK水溶性聚酯浆料、上海才德水溶性聚酯浆料及本实施例水溶性聚酯浆说明书CN101955581A9/10页12料三种浆料作对比。01161生产技术0117表6本实施例与同类项目生产技术对比表0118公司原料工艺改性剂研制反应温度和真空度韩国SK公司PTA,BD二步法没有较高上海才德公司DMT,BD二步法没有较高本发明废旧聚酯。

38、瓶一步法有较低0119从表6对比可以看出本公司原料价廉,工艺独特,操作简便,能耗低。01202产品表观性能对比0121表7本实施例与同类项目产品表观性能对比012201233同样与淀粉按9010的比例焖煮后制成浆膜其性能对比0124表8浆膜的性能对比01250126从对比结果可以看出本实施例的水溶性聚酯浆料优于其他公司产品。0127实施例20128本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例1,所用水系聚酯改性剂A的制备同实施例1,其中步骤1中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓度为8。0129步骤3中各原料的用量为废旧聚酯1KG,1,2丙二醇065KG,一缩二乙二醇048KG,。

39、水系聚酯改性剂A018KG,催化剂2G,复合稳定剂04G。0130经检测,本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色,含量为99,PH值为5,熔点说明书CN101955581A10/10页13为82,为阴离子,能完全溶于7585的热水中,粘度为25MPS,吸湿性RH75为63,成膜性良好。0131实施例30132本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例1,所用水系聚酯改性剂A的制备同实施例1,其中步骤1中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓度为8。0133步骤3中各原料的用量为废旧聚酯1KG,1,2丙二醇08KG,一缩二乙二醇06KG,水系聚酯改性剂A02KG,催化剂3G,复合稳定。

40、剂02G。0134经检测,本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色,含量为99,PH值为6,熔点为82,为阴离子,能完全溶于7585的热水中,粘度为28MPS,吸湿性RH75为65,成膜性良好。0135实施例40136本实施例利用废旧聚酯塑料一步法生产水溶性聚酯浆料的方法同实施例1,所用水系聚酯改性剂A的制备同实施例1,其中步骤1中所述烧碱水溶液中碱的质量百分比浓度为8。0137步骤3中各原料的用量为废旧聚酯1KG,1,2丙二醇08KG,一缩二乙二醇06KG,水系聚酯改性剂A02KG,催化剂3G,复合稳定剂05G。0138经检测,本实施例的水溶性聚酯浆料外观为淡黄色,含量为99,PH值为55,熔点为82,为阴离子,能完全溶于7585的热水中,粘度为22MPS,吸湿性RH75为64,成膜性良好。说明书CN101955581A1/5页14图1说明书附图CN101955581A2/5页15图2说明书附图CN101955581A3/5页16图3说明书附图CN101955581A4/5页17图4说明书附图CN101955581A5/5页18图5说明书附图。

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