专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
申请号 | CN202111232874.6 | 申请日 | 2021-10-22 |
公开(公告)号 | CN113912812B | 公开(公告)日 | 2023-01-17 |
申请人 | 东莞市米儿塑胶原料有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 贺平; | 第一发明人 | 贺平 |
权利人 | 东莞市米儿塑胶原料有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 东莞市米儿塑胶原料有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:广东省东莞市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:广东省东莞市大朗镇新莞樟路水口路段东正商务大厦附楼6D号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:523770 |
主IPC国际分类 | C08G18/66 | 所有IPC国际分类 | C08G18/66 ; C08G18/42 ; C08G18/32 ; C08J11/14 ; C08L67/02 ; C08G63/672 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | B |
专利代理机构 | 广州恒华智信知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 姜宗华; |
摘要 | 一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,包括:第一阶段,对PET进行 水 解 ;第二阶段,制备高分子二元醇;第三阶段,制备可降解TPU。本 发明 的制备方法所形成的可降解TPU具有良好的降解性能,有利于环境保护,还具备良好的基本物性,能够适用于高端产品,适用范围广,同时在回收PET时不使用酸解、 碱 解、醇解等方式,而使用高温去离子水解方式,免除了制作过程中的环保问题,也不需要使用石化原料而造成浪费。 | ||
权利要求 | 1.一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,其特征在于:所述制备方法包括: |
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说明书全文 | 基于回收PET的可降解TPU制备方法技术领域[0001] 本发明涉及TPU领域,尤其是涉及一种基于回收PET的可降解TPU制备方法。 背景技术[0002] PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物,表面平滑而有光泽。耐蠕变、耐抗疲劳性、耐磨擦和尺寸稳定性好,磨耗小而硬度高,具有热塑性塑料中最大的韧性,无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好,吸水率低,耐弱酸和有机溶剂,但不耐热水浸泡,不耐碱。目前在生活的方方面面都有着广泛的使用,比如常见的塑料瓶,通常就是采用PET材料制成的。 [0003] 为了避免对环境造成污染,废弃的PET制品通常需要回收再用。然而,对于现有PET回收再造工艺,大多只能再制作一些低端的产品,适用范围不广。此外,且其回收率不高,并且一般采用酸解、醇解、碱解等高污染的方法进行再造,在环保方面受到了极大限制。 发明内容[0004] 本发明技术方案是针对上述情况的,为了解决上述问题而提供一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,所述制备方法包括: [0006] 步骤2、升温至265~275℃,搅拌1.5h以上; [0007] 步骤3、降温至75~85℃,对材料进行过滤得到高粘物质; [0009] 步骤5、升温至215~225℃,增压至745~755mmhg,得到REG和残留物,并对REG进行回收; [0010] 步骤6、降温至115~125℃,对残留物过滤得到剩余物质; [0011] 步骤7、升温至110℃~150℃,减压至645~655mmhg,持续3h以上,将剩余物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中,得到RTPA并进行回收; [0012] 步骤8、将RTPA、REG、EG、PEG和TPA置入反应容器,升温至70~110℃,搅拌3h以上; [0013] 步骤9、减压至650~670mmhg,升温至135~175℃进行出水,直到酸值低于30mgKOH/g; [0014] 步骤10、升温至175~185℃,将钛酸四丁酯置入反应容器; [0015] 步骤11、升温至195~205℃,搅拌直到酸值低于1mgKOH/g; [0016] 步骤12、升温至215~225℃,减压至740~750mmhg,维持0.5h以上; [0017] 步骤13、降温至95~105℃,恢复常压,得到高分子二元醇; [0020] 步骤16、对材料进行冷却并破碎; [0021] 步骤17、对材料进行造粒,形成可降解TPU。 [0022] 进一步,在步骤1中,PET、去离子水和醋酸锌的占比为: [0023] PET 20~40%, [0024] 去离子水 50~80%, [0025] 醋酸锌 0.1~1%。 [0026] 进一步,在步骤2中,升温速率为30℃/20min,升温时间为2h。 [0027] 进一步,在步骤4中,先升温至115~125℃,持续1.5h以上,再升温至135~145℃,持续1.5h以上;在步骤7中,先升温至115~125℃,持续1.5h以上,再升温至135~145℃,持续1.5h以上。 [0028] 进一步,在步骤8中,先升温至75~85℃,搅拌3h以上,再升温至100~110℃,搅拌1h以上。 [0029] 进一步,在步骤8中,PEG的分子量为200。 [0030] 进一步,高分子二元醇各组分的占比为: [0031] [0032] 进一步,在步骤8中,先通过公式1计算摩尔量差,再结合公式2和公式3得到RTPA的EG‑TPA链中EG的含量,在置入EG时将上述EG的含量扣除, [0033] 公式1:摩尔量差=RTPAm‑REGm, [0034] 公式2:(X+Y)/(EG分子量+TPA分子量)=摩尔量差, [0035] 公式3:X/Y=EG分子量/TPA分子量, [0036] X为EG‑TPA链中EG的含量,Y为EG‑TPA链中TPA的含量,RTPAm为RTPA的摩尔量,REGm为REG的摩尔量。 [0037] 进一步,在步骤9中,先升温至135~145℃,出水0.5h以上,再升温至155~165℃,出水0.5h以上,最后升温至165~175℃,出水2h以上。 [0038] 进一步,可降解TPU各组分的占比如下: [0039] [0040] 本发明的制备方法所形成的可降解TPU具备以下优点: [0041] 1、TPU具有良好的降解性能,有利于环境保护。 [0042] 2、TPU具备良好的基本物性,能够适用于高端产品,适用范围广。 具体实施方式[0044] 下面通过实施例对本发明技术方案作进一步的描述: [0045] 本发明提供一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,该制备方法包括: [0046] 第一阶段,对PET进行水解: [0047] 步骤1、将PET、去离子水和醋酸锌置入回流蒸馏装置的反应容器,升温至75~85℃,增压至22800~30400mmhg,开启回流蒸馏装置; [0048] 步骤2、升温至265~275℃,搅拌1.5h以上; [0049] 步骤3、降温至75~85℃,对材料进行过滤得到高粘物质; [0050] 步骤4、升温至110℃~150℃,减压至645~655mmhg,持续3h以上,将高粘物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中; [0051] 步骤5、升温至215~225℃,增压至745~755mmhg,得到REG(Recycle EG,回收的乙二醇)和残留物,并对REG进行回收; [0052] 步骤6、降温至115~125℃,对残留物过滤得到剩余物质; [0053] 步骤7、升温至110℃~150℃,减压至645~655mmhg,持续3h以上,将剩余物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中,得到RTPA(Recycle TPA,回收的醋酸酯)并进行回收; [0054] 第二阶段,制备高分子二元醇: [0055] 步骤8、将RTPA、REG、EG(乙二醇)、PEG(聚乙二醇)和TPA(醋酸酯)置入反应容器,升温至70~110℃,搅拌3h以上; [0056] 步骤9、减压至650~670mmhg,升温至135~175℃进行出水,直到酸值低于30mgKOH/g; [0057] 步骤10、升温至175~185℃,将钛酸四丁酯置入反应容器; [0058] 步骤11、升温至195~205℃,搅拌直到酸值低于1mgKOH/g; [0059] 步骤12、升温至215~225℃,减压至740~750mmhg,维持0.5h以上; [0060] 步骤13、降温至95~105℃,恢复常压,得到高分子二元醇; [0061] 第三阶段,制备可降解TPU: [0062] 步骤14、将高分子二元醇、1,4丁二醇、异氰酸酯、抗氧化剂、耐黄变剂和催化剂置入反应容器,升温至75~85℃,搅拌0.3h以上; [0063] 步骤15、对材料进行烘烤,烘烤温度为95~105℃,时间为7h以上; [0064] 步骤16、对材料进行冷却并破碎; [0065] 步骤17、对材料进行造粒,形成可降解TPU。 [0066] 其中,在步骤1中,采用高压环境22800~30400mmhg,可以杜绝回收的PET氧化而呈现过度黄化的现象。 [0067] 其中,在步骤8中,先采用对低温的环境以及较长的搅拌时间是为了在酯化初期阶段使PEG的分子量与RTPA的分子量接近,当分子量比较接近的情况下,高分子二元醇的分子分布将更加均匀。 [0068] 其中,在步骤12中,维持0.5h以上是为了使EG的出料达到0.40~1.0%。 [0069] 由此可见,本发明的制备方法所形成的可降解TPU具备以下优点: [0070] 1、TPU具有良好的降解性能,有利于环境保护。 [0071] 2、TPU具备良好的基本物性,能够适用于高端产品,适用范围广。 [0072] 3、在回收PET时不使用酸解、碱解、醇解等方式,而使用高温去离子水解方式,免除了制作过程中的环保问题,也不需要使用石化原料而造成浪费。 [0073] 具体地,在步骤1中,PET、去离子水和醋酸锌的占比为: [0074] PET 20~40%, [0075] 去离子水 50~80%, [0076] 醋酸锌 0.1~1%。 [0077] 具体地,在步骤2中,升温速率为30℃/20min,升温时间为2h。 [0078] 具体地,在步骤4中,先升温至115~125℃,持续1.5h以上,再升温至135~145℃,持续1.5h以上;在步骤7中,先升温至115~125℃,持续1.5h以上,再升温至135~145℃,持续1.5h以上。分段升温可以延缓酯化反应的速率,进而使材料的分子分布更加均匀。 [0079] 具体地,在步骤8中,先升温至75~85℃,搅拌3h以上,再升温至100~110℃,搅拌1h以上。即先进行相对低温搅拌,在酯化初期阶段使PEG的分子量与RTPA的分子量接近,再进行相对高温搅拌。 [0080] 具体地,在步骤8中,PEG的分子量为200。该分子量的PTG除了其本身具有生物降解性能外,更重要的是,在初始聚合时由于其分子量用与RTPA的分子量本来就比较接近,从而更容易得到整体分子量分布均匀的产品,这样可以使后续制作的TPU具有良好的基本物性。 [0081] 具体地,高分子二元醇各组分的占比为: [0082] [0083] 值得一提的是,步骤7中得到的RTPA中会含有EG‑TPA链,为了使后续制备高分子二元醇时的组分含量更加精确,需要计算EG‑TPA链中EG分子的含量,计算方法如下: [0084] 公式1:摩尔量差=RTPAm‑REGm, [0085] 公式2:(X+Y)/(EG分子量+TPA分子量)=摩尔量差, [0086] 公式3:X/Y=EG分子量/TPA分子量, [0087] 其中,X为EG‑TPA链中EG的含量,Y为EG‑TPA链中TPA的含量,RTPAm为RTPA的摩尔量,REGm为REG的摩尔量。 [0088] 具体地,在步骤8中,先通过公式1计算摩尔量差,再结合公式2和公式3(两个二元一次方程)得到RTPA的EG‑TPA链中EG的含量,在置入EG时将上述EG的含量扣除。 [0089] 具体地,在步骤9中,先升温至135~145℃,出水0.5h以上,再升温至155~165℃,出水0.5h以上,最后升温至165~175℃,出水2h以上。出水可以减少逆反应,采用分段出水的方式,根据每一段的出水量可以精确计算材料的分子量,进而精确地控制反应。 [0090] 具体地,可降解TPU各组分的占比如下: [0091] [0092] 具体地,在步骤14中,异氰酸酯为MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)和HDI(异佛尔酮二异氰酸酯)中的一种或多种混合;抗氧化剂为1010抗氧化剂、1076抗氧化剂、1098抗氧化剂和168抗氧化剂中的一种或多种混合;耐黄变剂为UV‑328、UV‑327、UV‑P和UV‑765中的一种或多种混合;催化剂为辛酸亚锡和胺类催化剂中的一种或两种混合。 [0093] 具体地,在步骤15中,将材料浇注在涂有离型剂的托盘上,再将托盘置入烘箱中,对材料进行烘烤。这样可以方便烘烤后对材料进行卸料。 [0094] 具体地,在步骤17中,造粒过程中加入抗冻剂,造粒温度为‑10~‑5℃。由于材料的结晶非常慢,必须要极低的温度,才能促进结晶成型。而这样的低温下需要加入抗冻剂才能防止冷却水凝固而影响结晶。 [0095] 【实施例1】 [0096] 提供一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,该制备方法包括: [0097] 第一阶段,对PET进行水解: [0098] 按照以下重量准备原料: [0099] PET 10kg, [0100] 去离子水 30kg, [0101] 醋酸锌 0.01kg, [0102] 步骤1、将PET、去离子水和醋酸锌置入回流蒸馏装置的反应容器,升温至80℃,增压至22800mmhg,开启回流蒸馏装置; [0103] 步骤2、升温至270℃,升温速率为30℃/20min,升温时间为2h,搅拌2h; [0104] 步骤3、降温至80℃,对材料进行过滤得到高粘物质; [0105] 步骤4、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续4h,将高粘物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中; [0106] 步骤5、升温至220℃,增压至750mmhg,得到REG和残留物,并对REG(称重为2.38kg,0.0383mol)进行回收; [0107] 步骤6、降温至120℃,对残留物过滤得到剩余物质; [0108] 步骤7、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续3h以上,将剩余物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中,得到RTPA(称重为6.8kg,0.0409mol)并进行回收; [0109] 第二阶段,制备高分子二元醇: [0110] 按照以下重量准备原料: [0111] [0112] 步骤8、将RTPA、REG、EG、PEG和TPA置入反应容器,升温至80℃,搅拌4h,再升温至105℃,搅拌2h; [0113] 步骤9、减压至650mmhg,先升温至140℃,出水1h,再升温至160℃,出水1h,最后升温至170℃,出水3h,直到酸值低于30mgKOH/g; [0114] 步骤10、升温至180℃,将钛酸四丁酯置入反应容器; [0115] 步骤11、升温至200℃,搅拌直到酸值低于1mgKOH/g; [0116] 步骤12、升温至220℃,减压至750mmhg,维持1h; [0117] 步骤13、降温至100℃,恢复常压,得到高分子二元醇(羟基值=59,酸值=1.8); [0118] 第三阶段,制备可降解TPU: [0119] 按照以下重量准备原料: [0120] [0121] 步骤14、将高分子二元醇、1,4丁二醇、MDI、1010抗氧化剂、UV‑328和辛酸亚锡置入反应容器,升温至80℃,搅拌0.5h; [0122] 步骤15、将材料浇注在涂有离型剂的托盘上,再将托盘置入烘箱中,对材料进行烘烤,烘烤温度为100℃,时间为8h; [0123] 步骤16、对材料进行冷却并破碎; [0124] 步骤17、加入抗冻剂后对材料进行造粒,造粒温度为‑8℃,形成可降解TPU。 [0125] 【实施例2】 [0126] 提供一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,该制备方法包括: [0127] 第一阶段,对PET进行水解: [0128] 按照以下重量准备原料: [0129] PET 10kg, [0130] 去离子水 30kg, [0131] 醋酸锌 0.01kg, [0132] 步骤1、将PET、去离子水和醋酸锌置入回流蒸馏装置的反应容器,升温至80℃,增压至22800mmhg,开启回流蒸馏装置; [0133] 步骤2、升温至270℃,升温速率为30℃/20min,升温时间为2h,搅拌2h; [0134] 步骤3、降温至80℃,对材料进行过滤得到高粘物质; [0135] 步骤4、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续4h,将高粘物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中; [0136] 步骤5、升温至220℃,增压至750mmhg,得到REG和残留物,并对REG(含杂质称重为2.25kg,0.0362mol,)进行回收; [0137] 步骤6、降温至120℃,对残留物过滤得到剩余物质; [0138] 步骤7、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续3h以上,将剩余物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中,得到RTPA(含杂质称重为6.9kg,0.0415mol)并进行回收; [0139] 第二阶段,制备高分子二元醇: [0140] 按照以下重量准备原料: [0141] [0142] [0143] 步骤8、将RTPA、REG、EG、PEG和TPA置入反应容器,升温至80℃,搅拌4h,再升温至105℃,搅拌2h; [0144] 步骤9、减压至650mmhg,先升温至140℃,出水1h,再升温至160℃,出水1h,最后升温至170℃,出水3h,直到酸值低于30mgKOH/g; [0145] 步骤10、升温至180℃,将钛酸四丁酯置入反应容器; [0146] 步骤11、升温至200℃,搅拌直到酸值低于1mgKOH/g; [0147] 步骤12、升温至220℃,减压至750mmhg,维持1h; [0148] 步骤13、降温至100℃,恢复常压,得到高分子二元醇(羟基值=57,酸值=2.2); [0149] 第三阶段,制备可降解TPU: [0150] 按照以下重量准备原料: [0151] [0152] 步骤14、将高分子二元醇、1,4丁二醇、MDI、1010抗氧化剂、UV‑328和辛酸亚锡置入反应容器,升温至80℃,搅拌0.5h; [0153] 步骤15、将材料浇注在涂有离型剂的托盘上,再将托盘置入烘箱中,对材料进行烘烤,烘烤温度为100℃,时间为8h; [0154] 步骤16、对材料进行冷却并破碎; [0155] 步骤17、加入抗冻剂后对材料进行造粒,造粒温度为‑8℃,形成可降解TPU。 [0156] 【实施例3】 [0157] 提供一种基于回收PET的可降解TPU制备方法,该制备方法包括: [0158] 第一阶段,对PET进行水解: [0159] 按照以下重量准备原料: [0160] PET 10kg, [0161] 去离子水 30kg, [0162] 醋酸锌 0.01kg, [0163] 步骤1、将PET、去离子水和醋酸锌置入回流蒸馏装置的反应容器,升温至80℃,增压至22800mmhg,开启回流蒸馏装置; [0164] 步骤2、升温至270℃,升温速率为30℃/20min,升温时间为2h,搅拌2h; [0165] 步骤3、降温至80℃,对材料进行过滤得到高粘物质; [0166] 步骤4、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续4h,将高粘物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中; [0167] 步骤5、升温至220℃,增压至750mmhg,得到REG和残留物,并对REG(含杂质称重为2.3kg,0.037mol)进行回收; [0168] 步骤6、降温至120℃,对残留物过滤得到剩余物质; [0169] 步骤7、先升温至120℃,持续2h,再升温至140℃,持续2h,减压至650mmhg,持续3h以上,将剩余物质的水分凝结于回流蒸馏装置的低温塔中,得到RTPA(含杂质称重为6.5kg,0.039mol)并进行回收; [0170] 第二阶段,制备高分子二元醇: [0171] 按照以下重量准备原料: [0172] [0173] [0174] 步骤8、将RTPA、REG、EG(乙二醇)、PEG(聚乙二醇)和TPA(醋酸酯)置入反应容器,升温至80℃,搅拌4h,再升温至105℃,搅拌2h; [0175] 步骤9、减压至650mmhg,先升温至140℃,出水1h,再升温至160℃,出水1h,最后升温至170℃,出水3h,直到酸值低于30mgKOH/g; [0176] 步骤10、升温至180℃,将钛酸四丁酯置入反应容器; [0177] 步骤11、升温至200℃,搅拌直到酸值低于1mgKOH/g; [0178] 步骤12、升温至220℃,减压至750mmhg,维持1h; [0179] 步骤13、降温至100℃,恢复常压,得到高分子二元醇(羟基值=55,酸值=2.2); [0180] 第三阶段,制备可降解TPU: [0181] 按照以下重量准备原料: [0182] [0183] 步骤14、将高分子二元醇、1,4丁二醇、MDI、1010抗氧化剂、UV‑328和辛酸亚锡置入反应容器,升温至80℃,搅拌0.5h; [0184] 步骤15、将材料浇注在涂有离型剂的托盘上,再将托盘置入烘箱中,对材料进行烘烤,烘烤温度为100℃,时间为8h; [0185] 步骤16、对材料进行冷却并破碎; [0186] 步骤17、加入抗冻剂后对材料进行造粒,造粒温度为‑8℃,形成可降解TPU。 [0187] 【基本物性测试】 [0188] 对实施例1~3的可降解TPU进行基本物性测试,测试结果如下: [0189] 测试项目 实施例1 实施例2 实施例3肖氏硬度A 85 86 85 伸长率% 859 820 822 2 抗张kg/cm 220 242 210 100%模量 68 72 69 2 抗撕裂kg/cm 98 105 99 [0190] 表1 [0191] 根据表1可得,实施例1~3的TPU具有良好的硬度、伸长率、100%模量、以及抗撕裂。虽然抗张降低,但仍在合理范围。 [0192] 【降解‑物理性质测试】 [0193] 对实施例1~3的可降解TPU进行降解过程中的物理性质测试,测试项目包括材料的温度、外观以及气味变化,测试时间为90天,测试结果如下: [0194] [0195] [0196] 表2 [0197] 根据表2可知,从上述物理性质变化可以判断,实施例1~3的可降解TPU在90天后基本能够降解完成。值得一提的是,降解后外观呈黄浊,是因为回收PET酸值无法降至0.5mgKOH/g以下,导致可降解TPU比同规格TPU的抗张力明显偏低,最终造成外观呈黄浊。 [0198] 【降解‑化学性质测试】 [0200] [0201] [0202] 表3 [0203] 根据表3可知,从上述化学性质变化可以判断,实施例1~3的可降解TPU在60天后明显趋于碱性,耗氧量下降超过80%,碳氮比低于20倍,故具备良好的降解效果。 |