CN116457403B - 用于合成再生塑料的单体组合物、其制备方法以及再生塑料和使用该再生塑料的成型制品 - Google Patents
用于合成再生塑料的单体组合物、其制备方法以及再生塑料和使用该再生塑料的成型制品Info
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Abstract
本发明涉及一种用于合成再生塑料的单体组合物、制备所述单体组合物的方法以及再生塑料和使用所述再生塑料的成型制品,所述单体组合物包含芳香族二醇化合物,其中,色坐标b*为0.1至1,其中,所述芳香族二醇化合物的收率大于75%,并且其中,所述用于合成再生塑料的单体组合物是从聚碳酸酯类树脂中回收的。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求向韩国知识产权局于2021年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2021-0122001、于2021年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2021-0122002、于2021年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2021-0122003、于2021年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2021-0122004、于2021年9月29日提交的韩国专利申请No.10-2021-0128892和于2021年10月13日提交的韩国专利申请No.10-2021-0136153的权益,这六项专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。
本发明涉及一种用于合成再生塑料的单体组合物、制备所述单体组合物的方法以及再生塑料和使用所述再生塑料的成型制品,所述单体组合物包含利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的高纯度芳香族二醇化合物。
背景技术
聚碳酸酯是一种热塑性聚合物,并且是一种具有诸如优异的透明度、延展性和相对低的制造成本的优异的特性的塑料。
尽管聚碳酸酯被广泛用于各种目的,但是在废弃物处理过程中的环境和健康问题不断被提出。
目前,进行物理再循环方法,但是在这种情况下,出现伴随有品质劣化的问题,由此,正在进行对聚碳酸酯的化学再循环的研究。
聚碳酸酯的化学分解是指通过聚碳酸酯的分解得到作为单体的芳香族二醇化合物(如双酚A(BPA)),然后将其再次用于聚合以得到高纯度的聚碳酸酯。
对于这种化学分解,通常已知的是热解、水解和醇解。其中,最常见的方法是使用碱催化剂的醇解,但是在甲醇分解的情况下,存在使用对人体有害的甲醇的问题,在乙醇的情况下,存在需要高温和高压条件并且收率不高的问题。
另外,尽管使用有机催化剂的醇解方法是已知的,但是其在经济方面不利。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种用于合成再生塑料的单体组合物,该单体组合物可以确保高收率的利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的具有改善的光学性能的芳香族二醇化合物。
本发明的另一目的是提供一种制备所述用于合成再生塑料的单体组合物的方法,以及一种再生塑料和使用所述用于合成再生塑料的单体组合物的成型制品。
技术方案
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于合成再生塑料的单体组合物,其包含芳香族二醇化合物,其中,色坐标b*为0.1至1,其中,根据下面公式1的芳香族二醇化合物的收率大于75%,并且其中,所述用于合成再生塑料的单体组合物是从聚碳酸酯类树脂中回收的:
[公式1]
收率(%)=W1/W0
在公式1中,W0是在100%分解的过程中得到的芳香族二醇化合物的质量,W1是实际得到的芳香族二醇化合物的质量。
本发明还提供了一种制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,所述方法包括以下步骤:使聚碳酸酯类树脂解聚;加入酸,使解聚反应产物的pH为2至8;加入酸之后,去除杂质;和从解聚反应产物中分离碳酸酯前体。
本发明还提供了一种再生塑料,其包含所述用于合成再生塑料的单体组合物与共聚单体的反应产物。
本发明还提供了一种包括所述再生塑料的成型制品。
下面,将更详细地描述根据本发明的具体实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物、制备所述单体组合物的方法以及再生塑料和使用所述再生塑料的成型制品。
除非本文中明确说明,否则本文使用的技术术语仅用于描述具体实施方案的目的,而不意在限制本发明的范围。
除非上下文另外明确指出,否则本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式。
本文中使用的“pH”是指氢离子浓度(pH),它是表示材料的酸度和碱度的数值。pH值可以由氢离子的对数离解浓度的倒数表示的数值来确定,并且用作材料的酸和碱的强度的量度。
应当理解的是,本文中使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等用于指定存在所述的特征、区域、整数、步骤、动作、要素和/或组分,但是不排除存在或加入一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、动作、要素、组分和/或组。
此外,包括如“第一”、“第二”等的序数的术语仅用于将一个组分与另一组分区分开的目的,并且不受序数的限制。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,第一组分可以被称为第二组分,或者类似地,第二组分可以被称为第一组分。
1.用于合成再生塑料的单体组合物
根据本发明的一个实施方案,可以提供一种用于合成再生塑料的单体组合物,其包含芳香族二醇化合物,其中,色坐标b*为0.1至1,其中,根据公式1的芳香族二醇化合物的收率大于75%,并且其中,所述用于合成再生塑料的单体组合物是从聚碳酸酯类树脂中回收的。
本发明人通过实验发现,尽管一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物是利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的,但是可以以高收率得到与市售的或用于PC聚合的试剂相当的颜色水平上的满足低色坐标b*值的芳香族二醇化合物,并且完成了本发明。
具体地,在利用常规聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的芳香族二醇化合物的情况下,色坐标b*值相对高,在大于1且小于4的范围内,并且表示颜色过度偏向黄色,因此,颜色特性劣化,而在本发明中回收的芳香族二醇化合物确保了O.1至1、或0.1至0.5、或0.2至0.5、或0.21至0.43的低色坐标b*值。
在商业使用的聚碳酸酯的情况下,由于使用它们的应用的性质,透明度和颜色规格是重要的。聚碳酸酯的颜色取决于作为原料的芳香二醇化合物(如双酚A(BPA))的颜色。在由常规聚碳酸酯通过化学分解得到的再生BPA的情况下,由于没有去除副反应产物,再生BPA的颜色规格降低,这也影响使用其聚合而成的聚碳酸酯的颜色。特别是,再生BPA的色坐标b*值是很重要的。
另外,发明人通过实验确认,作为主要回收目标的芳香族二醇化合物以外的杂质的含量显著降低,由此,当使用其合成聚碳酸酯类树脂时,能够实现优异的物理性能,并且完成了本发明。
特别地,在后面描述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法中,可以分别同时得到一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物(第一组合物),和包含碳酸二乙酯的用于合成再生塑料的单体组合物(第二组合物),其中,碳酸二乙酯是从聚碳酸酯类树脂中回收的。
即,本发明可以具有以下技术特征:利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而以高纯度得到包含芳香族二醇化合物的第一组合物,并且同时,还可以得到具有高附加值的包含碳酸二乙酯作为副产物的第二组合物。
具体地,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的特征在于,其是从聚碳酸酯类树脂中回收的。即,这是指,从聚碳酸酯类树脂中进行回收,以得到一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物,结果,一起得到包含芳香族二醇化合物的用于合成再生塑料的单体组合物。
聚碳酸酯类树脂意在包括包含聚碳酸酯重复单元的均聚物和共聚物两者,并且统称为通过包含芳香族二醇化合物的单体和碳酸酯前体的聚合反应或共聚反应而得到的反应产物。当其包含通过仅使用一种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体而得到的一种碳酸酯重复单元时,可以合成均聚物。另外,当使用一种芳香族二醇化合物和两种或更多种碳酸酯前体作为单体时,或者使用两种或更多种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体时,或者除了一种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体之外还使用一种或多种其它二醇以包含两种或更多种碳酸酯时,可以合成共聚物。根据分子量范围,所述均聚物或所述共聚物可以包括所有的低分子化合物、低聚物和聚合物。
此外,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物可以包含芳香族二醇化合物。芳香族二醇化合物的具体实例包括:双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)酮、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷(双酚Z)、2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷或它们中的两种或更多种的混合物等。优选地,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物可以是2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)。
所述芳香族二醇化合物的特征在于,其是从用于回收用于合成再生塑料的单体组合物的聚碳酸酯类树脂中回收的。即,这是指,从聚碳酸酯类树脂中进行回收,以便得到一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物,结果,也一起得到芳香族二醇化合物。因此,除了从聚碳酸酯类树脂中回收以便制备一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物之外,从外部加入新的芳香族二醇化合物的情况不包括在本发明的芳香族二醇化合物的范畴内。
具体地,“从聚碳酸酯类树脂中回收”是指通过聚碳酸酯类树脂的解聚反应得到。所述解聚反应可以在酸、中性或碱条件下进行,具体地,解聚反应可以在碱(碱性)条件下进行。具体地,如下文将要描述的,所述解聚反应可以优选地在乙醇溶剂的存在下进行。
同时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标b*值可以是0.1至1、或0.1至0.5、或0.2至0.5、或0.21至0.43。此外,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标L*可以是98以上、或100以下、或98至100或98.12至98.91。此外,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标a*可以是0以下、或-0.2以上、或-0.2至0、或-0.15至-0.01。
如本文中所使用,“色坐标”是指CIE Lab颜色空间中的坐标,其是由CIE(Commission International de 1’Eclairage)定义的颜色值,并且CIE颜色空间中的任意位置可以由三个坐标值,即L*、a*和b*来表示。
此处,L*值表示亮度,当L*=0时,代表黑色,当L*=100时,代表白色。另外,a*值表示具有偏向纯红色和纯绿色之一的对应色坐标的颜色,b*值表示具有偏向纯黄色和纯蓝色之一的对应色坐标的颜色。
具体地,a*值在-a至+a的范围内。a*的最大值(a*max)代表纯红色,a*的最小值(a*min)代表纯绿色。此外,b*值在-b至+b的范围内。b*的最大值(b*max)代表纯黄色,b*的最小值(b*min)代表纯蓝色。例如,负的b*值表示倾向于纯蓝色的颜色,正的b*值表示倾向于纯黄色的颜色。当比较b*=50与b*=80时,b*=80比b*=50更接近纯黄色。
当一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标a*值过度增加至大于0,或者色坐标L*值过度减小至小于98时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的颜色特性劣化。
同时,当一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标b*值过度增加至大于1时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物表现出过度偏向黄色的颜色,因此,颜色特性劣化。
此外,当一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标b*值过度减小至小于0.1时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物表现出过度偏向蓝色的颜色,因此,颜色特性劣化。
对一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标L*、a*、b*值的测量方法的实例没有特别地限制,并且可以应用塑料领域中的各种颜色特性测量方法而没有限制。
然而,作为一个实例,可以使用HunterLab UltraScan PRO分光光度计在反射模式下测量一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标L*、a*和b*值。
同时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物纯度可以是98%以上、或100%以下、或98%至100%。
对一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物的纯度的测量方法的实例没有特别地限制,并且例如,可以使用1H NMR、ICP-MS分析、HPLC分析、UPLC分析等而没有限制。关于NMR、ICP-MS、HPLC和UPLC的具体的方法、条件、装置等,可以应用各种公知的内容而没有限制。
测量一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物的纯度的方法的一个实例如下。在常压和20℃至30℃的条件下,将1重量%的一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物溶解在乙腈(ACN)溶剂中,然后使用ACQUITYC18 1.7μm(2.1*50mm柱),在Waters HPLC系统上通过超高效液相色谱法(UPLC)分析双酚A(BPA)的纯度。
如上所述,在一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中,作为主要回收目标材料的芳香族二醇化合物的纯度显著提高至98%以上,并且其它杂质被最小化,由此,当使用其合成聚碳酸酯类树脂时,能够得到优异的物理性能。
同时,除了芳香族二醇化合物之外,所述用于合成再生塑料的单体组合物还可以包含杂质。所述杂质是指除了作为本发明的主要回收目标材料的芳香族二醇化合物之外的所有物质,并且对其具体类型没有特别地限制,但是其实例包括钠盐。
特别地,根据后面将描述的制备所述用于合成再生塑料的单体组合物的方法,将解聚反应产物的pH调节为2至8,使得作为待回收的主要材料的芳香族二醇化合物可以存在于有机相中,由此,可以将水溶性杂质分离至水层中并容易去除,并且可以进一步去除具有比芳香族二醇化合物更强的酸度的酸性有机杂质。
具体地,在所述用于合成再生塑料的单体组合物中,相对于1g的用于合成再生塑料的单体组合物,使用离子色谱法测量的钠盐杂质的重量比可以小于10μg。
对一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的钠盐杂质的重量比的测量方法的实例没有特别地限制,并且例如,可以使用离子色谱法(IC)分析。至于IC的具体的方法、条件、装置,可以应用各种公知内容而没有特别的限制。
如上所述,在一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中,相对于1g的用于合成再生塑料的单体组合物,除了作为主要回收目标材料的芳香族二醇化合物之外的钠盐杂质的重量比显著降低至小于10μg,由此,当合成聚碳酸酯类树脂时,可以实现优异的物理性能。
同时,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物的收率可以大于75%、或为76%以上、或77%以上、或100%以下、或大于75%且100%以下、或77%至100%、或78%至100%。认为将芳香族二醇化合物的收率提高至大于75%是由于后面将要描述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法。
对一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的芳香族二醇化合物的收率的测量方法的实例没有特别地限制,并且例如,收率可以通过下面的公式1来计算。
[公式1]
收率(%)=W1/W0
在公式1中,W0是100%分解得到的芳香族二醇化合物的质量,W1是实际得到的芳香族二醇化合物的质量。
对于公式1中的芳香族二醇化合物的质量的测量,可以使用各种公知的质量测量方法而没有特别地限制,例如,可以使用天平。
如上所述,在一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中,除了作为主要回收目标材料的芳香族二醇化合物之外的杂质的比例大大增加至大于75%,从而能够提高聚碳酸酯类树脂的再循环工艺的效率。
同时,在一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中,可以得到碳酸二乙酯作为副产物。碳酸二乙酯的特征在于,其是从聚碳酸酯类树脂中回收的,所述聚碳酸酯类树脂用于回收一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物。
即,这是指,从聚碳酸酯类树脂中进行回收,以便得到一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物,结果,还一起得到了碳酸二乙酯。因此,除了从聚碳酸酯类树脂中回收以便制备一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物之外,从外部加入新的碳酸二乙酯的情况不包括在本发明的碳酸二乙酯的范畴内。
具体地,“从聚碳酸酯类树脂中回收”是指通过聚碳酸酯类树脂的解聚反应得到。解聚反应可以在酸、中性或碱条件下进行,特别地,解聚反应可以在碱(碱性)条件下进行。特别地,如将在后面描述的,解聚反应可以优选地在乙醇溶剂的存在下进行。
由于一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中的主要回收目标材料是芳香族二醇化合物,因此,可以从一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物中单独地分离并回收作为副产物的碳酸二乙酯。
一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物可以用作制备后面将描述的各种再生塑料(例如,聚碳酸酯(PC))的原料。
一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物还可以包含少量的其它添加剂和溶剂。对添加剂或溶剂的具体类型没有特别地限制,并且可以应用在利用聚碳酸酯类树脂的解聚来回收芳香族二醇化合物的方法中广泛使用的各种材料而没有限制。
一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物可以通过将在后面描述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法来得到。即,一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物对应于通过如下各种工艺得到的结果:在聚碳酸酯类树脂的解聚反应之后,通过过滤、纯化、洗涤和干燥,以便仅确保高纯度的作为主要回收目标材料的芳香族二醇化合物。
2.制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法
根据本发明的另一实施方案,可以提供一种制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,该方法包括以下步骤:使聚碳酸酯类树脂解聚;加入酸,使得解聚反应产物的pH为2至8;加入酸之后去除杂质;和从解聚反应产物中分离碳酸酯前体。
本发明人通过实验确认,与另一实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的制备方法类似,尽管在利用化学分解再循环聚碳酸酯类树脂的过程中调节解聚的聚碳酸酯类树脂的pH,并且通过化学分解来再循环聚碳酸酯类树脂,但是可以以高收率得到与市售的或用于PC聚合的试剂相当的颜色水平上的满足低色坐标b*值的芳香族二醇化合物,并且完成了本发明。
特别是,将解聚反应产物的pH调节为2至8,使得作为待回收的主要材料的芳香族二醇化合物可以存在于有机相中,由此,可以将水溶性杂质分离到水层中并容易去除,并且可以进一步去除具有比芳香族二醇化合物更强的酸度的酸性有机杂质。
因此,本发明人通过实验确认,随着除了作为主要回收目标的芳香族二醇化合物以外的杂质的含量显著降低,当使用其合成聚碳酸酯类树脂时,可以实现优异的物理性能,并完成了本发明。
具体地,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法可以包括使聚碳酸酯类树脂解聚的步骤。
聚碳酸酯类树脂意在包括包含聚碳酸酯重复单元的均聚物和共聚物两者,并且统指通过包含芳香族二醇化合物的单体与碳酸酯前体的聚合反应或共聚反应得到的反应产物。当其包含通过仅使用一种芳香族二醇化合物与一种碳酸酯前体得到的一种碳酸酯重复单元时,可以合成均聚物。另外,当使用一种芳香族二醇化合物和两种或更多种碳酸酯前体作为单体时,或者使用两种或更多种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体时,或者除了一种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体之外使用一种或多种其它二醇以包含两种或更多种碳酸酯时,可以合成共聚物。根据分子量范围,所述均聚物或所述共聚物可以包括所有低分子化合物、低聚物和聚合物。
可以应用聚碳酸酯类树脂而与各种形式和类型无关,如通过合成制备的新型聚碳酸酯类树脂、通过再生工艺制备的再生聚碳酸酯类树脂、或聚碳酸酯类树脂废弃物。
然而,根据需要,在进行聚碳酸酯类树脂的解聚反应之前,进行聚碳酸酯类树脂的预处理步骤,由此,能够提高从聚碳酸酯类树脂中回收芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的工艺的效率。预处理工艺的实例可以包括洗涤、干燥、研磨、乙二醇分解等。对各个预处理工艺的具体方法没有限制,并且可以应用在从聚碳酸酯类树脂中回收芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的工艺中广泛使用的各种方法而没有限制。
在聚碳酸酯类树脂的解聚反应的过程中,解聚反应可以在酸、中性或碱条件下进行,具体地,解聚反应可以在碱(碱性)条件下进行。对碱的类型没有特别地限制,其实例包括氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。该碱是充当催化剂的碱催化剂,并且与在温和条件下主要使用的有机催化剂相比具有经济优势。更具体地,在聚碳酸酯类树脂的解聚反应的过程中,解聚反应可以在大于8且小于12的pH范围内进行。
在聚碳酸酯类树脂的解聚反应的过程中,解聚反应可以通过相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,使碱以0.5摩尔以下、或0.4摩尔以下、或0.3摩尔以下、或0.1摩尔以上、或0.2摩尔以上、0.1摩尔至0.5摩尔、或0.1摩尔至0.4摩尔、或0.1摩尔至0.3摩尔、或0.2摩尔至0.5摩尔、或0.2摩尔至0.4摩尔、或0.2摩尔至0.3摩尔的量进行反应。当在聚碳酸酯类树脂的解聚过程中,相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,聚碳酸酯类树脂与大于0.5摩尔的量的碱进行反应时,存在的限制是,由于产生的碱金属盐的量增加的效应,杂质增加,因此,目标回收材料的纯度降低,并且催化反应的经济效益降低。
此外,聚碳酸酯类树脂的解聚反应可以在包含乙醇的溶剂的存在下进行。本发明通过用包含乙醇的溶剂来分解聚碳酸酯类树脂,可以稳定地得到高纯度单体双酚A,并且具有可以进一步得到作为反应副产物的具有高附加值的碳酸二乙酯的优点。
相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,乙醇的含量可以是5摩尔至15摩尔,或8摩尔至13摩尔。由于乙醇在双酚A中具有良好的溶解度,因此,应当基本上包含上述范围内的乙醇。当相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,乙醇的含量过度降低至小于5摩尔时,难以充分地进行聚碳酸酯类树脂的醇分解。另一方面,当相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,乙醇的含量过度增加至大于15摩尔时,由于过量使用醇,工艺的经济性会降低。
除了乙醇之外,聚碳酸酯类树脂在其中进行解聚反应的溶剂还可以包含选自四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二丙酯中的至少一种有机溶剂。
所述有机溶剂可以包含四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯或它们中的两种或更多种的混合物。
更优选地,可以使用二氯甲烷作为有机溶剂。当使用二氯甲烷作为与乙醇混合的有机溶剂时,具有可以改善聚碳酸酯的溶解性能并且可以提高反应性的优点。
相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,所述有机溶剂的含量可以是16摩尔至20摩尔或16摩尔至18摩尔。另外,相对于1摩尔的乙醇,所述有机溶剂的含量可以是1.5摩尔至2摩尔。通过在上述范围内混合聚碳酸酯类树脂、乙醇和有机溶剂,具有聚合物的解聚反应可以以期望水平进行的优点。
同时,对聚碳酸酯类树脂的解聚反应进行的温度没有特别地限制,但是例如,反应可以在20℃至100℃或50℃至70℃的温度下进行。另外,聚碳酸酯类树脂的解聚可以进行1小时至30小时或4小时至6小时。
具体地,相对于常规的加压/高温工艺,所述条件是温和的工艺条件,并且通过在上述条件下进行搅拌,与加压/高温工艺相比,所述工艺可以在温和的工艺中进行。特别是,当在50℃至70℃下搅拌4小时至6小时时,具有的优点是在再现性和可接受性方面得到最有效的结果。
即,根据本发明,通过调节混合溶剂的类型和混合量以及碱催化剂的类型和含量而不使用有机催化剂,具有的优点是,可以在不使用压力/高温工艺的温和的条件下得到高纯度芳香族二醇化合物(例如,双酚A),并且通过使用乙醇溶剂可以得到作为副产物的碳酸二乙酯。
同时,在聚碳酸酯类树脂的解聚反应的过程中,可以向反应溶液中加入抗氧化剂。当加入抗氧化剂时,利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的芳香族二醇化合物在与市售的或用于PC聚合的试剂相当的颜色水平上可以满足低色坐标b*值。
对抗氧化剂的具体实例没有特别地限制,可以应用现有技术中广泛使用的各种抗氧化剂而没有限制。然而,其一个实例包括:硫代硫酸钠、亚硫酸钠、异抗坏血酸、二丁基羟基甲苯、丁基羟基苯甲醚、α-生育酚、生育酚乙酸酯、L-抗坏血酸及其盐、L-抗坏血酸棕榈酸酯、L-抗坏血酸硬脂酸酯、没食子酸三戊酯、没食子酸丙酯或乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、焦磷酸钠、偏磷酸钠或它们中的两种或更多种的混合物。
对抗氧化剂的具体加入量也没有特别地限制,但是作为一个实例,基于反应溶液的总重量,抗氧化剂可以在0.1重量%至5重量%或0.1重量%至1重量%的范围内以不影响用于合成再生塑料的单体组合物的物理性能的水平加入。
另外,在聚碳酸酯类树脂的解聚反应的过程中,解聚可以在氮气气氛下进行。
更具体地,使聚碳酸酯类树脂解聚的步骤可以包括:第一步骤,将碳酸酯类树脂溶解在有机溶剂中;和第二步骤,加入包含乙醇、碱和抗氧化剂的催化剂溶液并搅拌。在第一步骤和第二步骤中,乙醇、有机溶剂、碱、抗氧化剂和聚碳酸酯类树脂的含量与上述相同。
同时,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法还可以包括加入酸的步骤,使得解聚反应产物的pH为2至8。可以使用强酸作为所述酸,其实例包括盐酸(HCl)。
在加入酸以使解聚反应产物的pH为2至8的步骤中,解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物的盐可以转化为芳香族二醇化合物。当解聚反应在碱性条件下进行时,得到的芳香族二醇化合物在与碱反应时以盐的形式存在,因此,具有亲水性。因此,通过加入酸,解聚反应产物中所含的芳香族二醇化合物的盐可以转化为芳香族二醇化合物,从而诱导以具有疏水性。
因此,在加入酸之后,在加入水以去除杂质的步骤中,可以形成被分为包含杂质的水层以及包含芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的有机溶剂层的层,这将在之后描述。由于芳香族二醇化合物和碳酸酯前体具有疏水性,它们可以包含在水和有机溶剂中的有机溶剂层中,并且各种水溶性杂质可以包含在水层中。因此,仅通过改变pH的简单步骤就可以容易地分离作为主要产物的芳香族二醇化合物和杂质。
同时,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法还可以包括:在加入酸的步骤中加入水的步骤,使得解聚产物的pH为2至8。由此,在后面描述的去除杂质的步骤中,可以形成被分为包含杂质的水层以及包含芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的有机溶剂层的层。
对加入酸的步骤和加入水的步骤的顺序没有特别地限制,并且可以在加入酸之后加入水、在加入水之后加入酸、或者同时加入水和酸。
同时,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法可以包括在加入酸之后去除杂质的步骤。因此,杂质是具有亲水性的材料,其实例可以包括盐化合物、离子化合物、酸化合物等。
如上所述,在加入酸使得解聚反应产物的pH为2至8的步骤之后,随着在加入酸之后从解聚反应产物中去除杂质的步骤的进行,解聚反应产物形成被分为包含杂质的水层以及包含芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的有机溶剂层的层,使得包含杂质的水层可以被分离和去除。
在加入酸之后从解聚反应产物中去除杂质的步骤中,可以将水层与有机层分离,以去除水层中包含的杂质。对用于将水层与有机层分离的具体分离条件没有特别地限制。至于具体的分离装置和方法,可以应用各种公知的纯化技术而没有限制。然而,作为一个实例,可以使用排水装置。
同时,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法可以包括从解聚反应产物中分离碳酸酯前体的步骤。因此,分离的碳酸酯前体可以包含碳酸二乙酯。
在从解聚反应产物中分离碳酸酯前体的步骤中,可以包括解聚产物的减压蒸馏步骤。对减压蒸馏条件的实例没有特别地限制,但是在一个具体的实例中,将聚碳酸酯类树脂的解聚反应的产物在200毫巴至300毫巴的压力和20℃至30℃的温度下加压,然后在10毫巴至50毫巴的压力和20℃至30℃的温度下减压,并进行低温蒸馏。
分离的碳酸酯前体可以在没有单独的纯化工艺的情况下再循环,或者根据需要,可以通过分离和纯化如常规的提取、吸附和干燥来再循环。对具体的纯化条件没有特别地限制。对于具体的纯化装置和方法,可以应用各种公知的纯化技术而没有限制。
同时,另一实施方案的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法可以包括:从解聚反应产物中分离碳酸酯前体的步骤之后,对从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤。
具体地,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤可以包括洗涤从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的步骤。此外,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤可以包括从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的吸附纯化步骤。此外,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤可以包括从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的再结晶步骤。
对洗涤步骤、吸附纯化步骤或再结晶步骤的顺序没有特别地限制,并且与按任何顺序进行无关,但是例如,可以按洗涤步骤、吸附纯化步骤和再结晶步骤这样的顺序进行。洗涤步骤、吸附纯化步骤和重结晶步骤可以分别重复进行至少一次或多次。至于具体的洗涤、吸附和再结晶的装置和方法,可以应用各种公知的纯化技术而没有限制。
具体地,在从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的洗涤步骤中,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物可以包含芳香族二醇化合物。然而,由于在得到芳香族二醇化合物的回收工艺的过程中残留有各种杂质,为了充分去除这些杂质并确保高纯度的芳香族二醇化合物,可以进行洗涤。
具体地,洗涤步骤可以包括:在10℃以上且30℃以下、或20℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤;和在40℃以上且80℃以下、或40℃以上且60℃以下、或45℃以上且55℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤。温度条件是指在进行用溶剂洗涤的洗涤容器内的温度。为了保持偏离室温的高温,可以应用各种加热装置而没有限制。
在洗涤步骤中,可以先进行在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤,然后可以进行在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤。或者,可以先进行在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤步骤,然后可以进行在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤。
更优选地,在洗涤步骤中,可以先进行在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤,然后可以进行在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤。由此,可以使在中和步骤之后由于强酸对反应器的腐蚀最小化。
在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤;和在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤可以分别重复至少一次或多次。
此外,根据需要,进行在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤;和在40℃以上温度且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤之后,还可以进行通过过滤去除残留溶剂的步骤。
更具体地,在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度与在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度之间的差值可以是20℃以上且50℃以下。
在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度与在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度之间的差值是指,通过从在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度减去在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度而得到的值。
当在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度与在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度之间的差值过度降低至小于20℃时,难以充分去除杂质。
当在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度与在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤的温度之间的差值过度增加至大于50℃时,为了保持极端的温度条件而形成苛刻的条件,这会降低工艺效率。
在洗涤步骤中使用的溶剂可以包括水、醇和有机溶剂中的一种。作为有机溶剂,可以使用四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯或它们中的两种或更多种的混合物。
基于1重量份的用于解聚反应中的聚碳酸酯类树脂,洗涤步骤中使用的溶剂的重量比可以是1重量份以上且30重量份以下、或1重量份以上且10重量份以下。
更具体地,在10℃以上且30℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤中的溶剂可以是有机溶剂。优选地,可以使用二氯甲烷作为所述有机溶剂。此时,基于1重量份的聚碳酸酯类树脂,有机溶剂的用量可以是1重量份以上且10重量份以下。
此外,在40℃以上且80℃以下的温度下用溶剂洗涤的步骤中的溶剂可以是水。当使用水时,残留盐形式的杂质可以被有效地去除。此时,基于1重量份的聚碳酸酯类树脂,溶剂的用量可以是1重量份以上且10重量份以下。
此外,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的吸附纯化步骤可以包括如下步骤:向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入吸附剂以进行吸附纯化,然后去除所述吸附剂。在向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入吸附剂以进行吸附纯化然后除去吸附剂的步骤中,吸附剂可以与解聚反应产物接触。
可以使用的吸附剂的实例包括活性炭、木炭或它们的混合物。活性炭是通过使原料在约500℃下进行碳化工艺和在约900℃下进行活性炭工艺而产生的具有微孔的黑碳材料,并且对其实例没有特别地限制,但是例如,根据原料的类型,可以应用诸如植物类、煤类、石油类、废弃物类的各种活性炭而没有限制。
在更具体的实例中,所述植物类活性炭可以包括椰壳活性炭、木材活性炭和锯屑活性炭。此外,所述煤类活性炭可以包括褐煤活性炭、烟煤活性炭和无烟煤活性炭。此外,所述石油类活性炭可以包括石油焦活性炭和油炭活性炭。此外,所述废弃物活性炭可以包括合成树脂活性炭和纸浆活性炭。
所述吸附剂可以包括选自植物类活性炭、煤类活性炭、石油类活性炭和废弃物类活性炭中的至少一种活性炭。即,所述吸附剂可以包括植物类活性炭、煤类活性炭、石油类活性炭、废弃物类活性炭或它们中的两种或更多种的混合物。
更具体地,所述吸附剂可以包括选自椰壳活性炭、褐煤活性炭、无烟煤活性炭和烟煤活性炭中的至少一种活性炭。即,所述吸附剂可以包括椰壳活性炭、褐煤活性炭、无烟煤活性炭、烟煤活性炭或它们中的两种或更多种的混合物。
对吸附剂的吸附纯化条件没有特别地限制,可以使用各种公知的吸附纯化条件而没有限制。然而,在一个实例中,相对于聚碳酸酯类树脂,吸附剂的加入量可以是40重量%至60重量%,吸附时间可以是1小时至5小时,吸附方法可以是搅拌吸附或实验室用吸附塔。
根据需要,所述方法还可以包括如下步骤:在向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入吸附剂以进行吸附纯化,然后去除吸附剂的步骤之前,向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入溶剂。溶剂的实例包括乙醇,并且相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,乙醇可以以1摩尔比20摩尔、或10摩尔至20摩尔、或15摩尔至20摩尔的比例加入。通过向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入溶剂的步骤,可以使从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物晶体重新溶解在溶剂中。
同时,在从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的再结晶步骤中,通过充分去除从中分离了碳酸酯前体的解聚产物中包含的各种杂质,可以确保高纯度的芳香族二醇化合物。
具体地,再结晶步骤可以包括向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入水以进行再结晶的步骤。通过向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物加入水以进行再结晶的步骤,解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物或其盐的溶解度增加,因此,晶体或介于晶体之间的杂质可以最大限度地用溶剂溶解,此外,由于溶解的芳香族二醇化合物相对于杂质具有差的溶解度,因此,当随后降低温度时,其可以通过溶解度的差异容易地析出为芳香族二醇化合物晶体。
更具体地,在向从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中加入水以进行再结晶的步骤中,相对于1摩尔的聚碳酸酯类树脂,可以使用200摩尔至400摩尔,或250摩尔至350摩尔的水。当水的用量过少时,用于溶解从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物的温度变得过高,由此,工艺效率劣化,并且难以通过再结晶去除杂质。另一方面,当水的用量过大时,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物的溶解度变得过高,因此,再结晶后回收的芳香族二醇化合物的收率降低,并且由于使用大量溶剂,工艺效率降低。
根据需要,在进行从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的再结晶步骤后,还可以进行通过过滤或吸附去除残留杂质的步骤。
此外,根据需要,在再结晶步骤之后,所述方法还可以包括干燥步骤。剩余的溶剂可以通过干燥去除,并且对具体的干燥条件没有特别地限制,但是例如,干燥可以在10℃至100℃或10℃至50℃的温度下进行。至于在干燥中使用的具体的干燥装置和方法,可以应用各种公知的干燥技术而没有限制。
3.再生塑料
根据本发明的另一实施方案,可以提供一种再生塑料,包含一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物与共聚单体的反应产物。
一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物的细节包括上述在一个实施方案和另一实施方案中描述的所有内容。
对再生塑料对应的实例没有特别地限制,并且可以应用由作为单体的如双酚A的芳香族二醇化合物和如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯的碳酸酯前体合成的各种塑料而没有限制,并且一个更具体的实例可以是聚碳酸酯类树脂。
所述聚碳酸酯类树脂意在包括包含聚碳酸酯重复单元的均聚物和共聚物两者,并且统指通过包含芳香族二醇化合物的单体与碳酸酯前体的聚合反应或共聚反应得到的反应产物。当其包含通过仅使用一种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体得到的一种碳酸酯重复单元时,可以合成均聚物。另外,当使用一种芳香族二醇化合物和两种或更多种碳酸酯前体作为单体时,或者使用两种或更多种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体时,或者除了一种芳香族二醇化合物和一种碳酸酯前体之外使用一种或多种其它二醇以包含两种或更多种碳酸酯时,可以合成共聚物。根据分子量范围,所述均聚物或所述共聚物可以包括所有低分子化合物、低聚物和聚合物。
更具体地,在包含一个实施方案的用于合成再生塑料的单体组合物和共聚单体的反应产物的再生塑料中,可以使用碳酸酯前体作为共聚单体。碳酸酯前体的具体实例包括:光气、三光气、双光气、溴光气、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二环己酯、碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸双(氯苯基)酯、碳酸间甲苯酯、碳酸二萘酯、碳酸双(联苯)酯或二卤代甲酸酯。
对合成聚碳酸酯类树脂的用于合成再生塑料的单体组合物与共聚单体的反应工艺的实例没有特别地限制,并且可以应用各种公知的制备聚碳酸酯的方法而没有限制。
然而,在聚碳酸酯制备方法的一个实例中,可以使用如下聚碳酸酯制备方法,包括使包含用于合成再生塑料的单体组合物和共聚单体的组分聚合的步骤。此时,聚合可以通过界面聚合进行,并且在界面聚合的过程中,聚合反应可以在常压和低温下进行,并且分子量容易控制。
聚合温度可以是0℃至40℃,反应时间可以是10分钟至5小时。另外,反应过程中的pH可以保持在9以上或11以上。
对可用于聚合的溶剂没有特别地限制,只要其是本领域中用于聚碳酸酯的聚合的溶剂即可,并且作为一个实例,可以使用卤代烃如二氯甲烷和氯苯。
此外,所述聚合可以在酸结合剂的存在下进行。作为酸结合剂,可以使用碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾,或胺化合物如吡啶。
此外,为了控制聚合过程中聚碳酸酯的分子量,可以在分子量调节剂的存在下进行聚合。可以使用具有1至20个碳原子的烷基苯酚作为分子量调节剂,并且其具体实例包括:对叔丁基苯酚、对枯基苯酚、癸基苯酚、十二烷基苯酚、十四烷基苯酚、十六烷基苯酚、十八烷基苯酚、二十烷基苯酚、二十二烷基苯酚或三十烷基苯酚。分子量调节剂可以在聚合引发之前、聚合引发的过程中或聚合引发之后加入。基于100重量份的芳香族二醇化合物,分子量调节剂的用量可以是0.01重量份至10重量份或0.1重量份至6重量份,在该范围内,可以得到期望的分子量。
另外,为了促进聚合反应,还可以使用反应促进剂如叔胺化合物、季铵化合物或季鏻化合物,包括三乙胺、四正丁基溴化铵或四正丁基溴化膦。
4.成型制品
根据本发明的又一实施方案,可以提供一种包括另一实施方案的再生塑料的成型制品。再生塑料的细节包括上述另一实施方案中描述的所有内容。
所述成型制品可以通过将所述再生塑料应用于各种已知的塑料成型方法来得到,而没有限制。作为成型方法的实例,可以提出注射成型、泡沫注射成型、吹塑成型或挤出成型。
对成型制品的实例没有特别地限制,并且可以应用于使用塑料的各种成型制品而没有限制。所述成型制品的实例包括汽车、电气和电子产品、通信产品、日用品、建筑材料、光学部件、外部材料等。
根据需要,除了另一实施方案的再生塑料之外,所述成型制品还可以包括选自抗氧化剂、增塑剂、抗静电剂、成核剂、阻燃剂、润滑剂、冲击增强剂、荧光增白剂、紫外线吸收剂、颜料和染料中的一种或多种添加剂。
所述成型制品的制造方法的一个实例可以包括如下步骤:使用混合器将另一实施方案的再生塑料与添加剂充分混合,用挤出机将混合物挤出成型以制造粒料,干燥该粒料,然后用注射成型机将它们注射。
有益效果
根据本发明,可以提供一种用于合成再生塑料的单体组合物、制备所述单体组合物的方法以及使用再生塑料和使用该再生塑料的成型制品,所述单体组合物可以确保高收率的利用聚碳酸酯类树脂的化学分解通过再循环而回收的具有改善的光学性能的芳香族二醇化合物。
具体实施方式
下文中,将参照下面的实施例详细说明本发明。然而,这些实施例仅用于说明的目的,并且本发明的范围不限于此。
<实施例和比较例:制备再生双酚A单体组合物>
实施例1
(1.分解步骤)将1摩尔的预处理过的废聚碳酸酯(PC)溶解在17摩尔的二氯甲烷(MC)中,然后与11摩尔的乙醇(EtOH)和0.25摩尔的氢氧化钠(NaOH)一起加入到3L的高压反应器中,相对于全部溶液,加入0.7重量%的作为抗氧化剂的连二亚硫酸钠,用氮气置换系统内部的气氛,并在60℃下在非活性状态下搅拌混合物6小时以进行PC解聚反应。
(2.pH调节)将解聚反应的产物冷却至30℃以下,然后,通过向产物中加入10%盐酸(HCl)和水,将双酚A调节至pH为8。
(3.层分离)之后,在形成了水层和二氯甲烷(MC)层的状态下,利用位于反应器底端的排水装置回收位于底部的有机层,并且排出位于顶部的水层,然后丢弃。
(4.蒸馏)之后,将回收的二氯甲烷(MC)层进行从250毫巴和20℃至30℃减压至30毫巴和30℃的低温蒸馏,从而分离并回收作为副产物的碳酸二乙酯(DEC)。
(5.纯化步骤-过滤)之后,使用为PC重量的两倍的二氯甲烷(MC)在20℃至30℃下对从中去除了碳酸二乙酯(DEC)的残留物进行一次洗涤,并且真空过滤。使用为PC质量的两倍的水在50℃的温度下对过滤物进行二次洗涤
(6-1.附加纯化步骤-再溶解步骤)之后,将双酚A加入到16.6摩尔的乙醇中并且再溶解。
(6-2.附加纯化步骤-吸附步骤)之后,相对于废聚碳酸酯,加入比例为50重量%的褐煤活性炭作为吸附剂,然后通过吸附3小时来纯化,然后通过过滤去除褐煤活性炭。
(6-3.附加纯化步骤-再结晶步骤)之后,加入300摩尔的水以使双酚A再结晶,并将得到的浆料在20℃至30℃下真空过滤以回收双酚A(BPA)晶体。
(7.干燥步骤)之后,在40℃的对流烘箱中真空干燥,以制备其中回收有再生双酚A(BPA)的再生双酚A单体组合物。
实施例2
除了在实施例1的(2.pH调节)中将pH调节为7而不是8之外,以与实施例1相同的方式制备再生双酚A单体组合物。
实施例3
除了在实施例1的(2.pH调节)中将pH调节为5而不是8之外,以与实施例1相同的方式制备再生双酚A单体组合物。
实施例4
除了在实施例1的(2.pH调节)中将pH调节为2而不是8之外,以与实施例1相同的方式制备再生双酚A单体组合物。
比较例1
除了不进行实施例1的(2.pH调节)和(3.层分离)之外,以与实施例1相同的方式制备再生双酚A单体组合物。
比较例2
除了在实施例1的(2.pH调节)中,不加入10%盐酸(HCl),仅加入水,并且将pH调节至超过10之外,以与实施例1相同的方式制备再生双酚A单体组合物。
<试验例>
通过以下方法测量在实施例和比较例中得到的再生双酚A单体组合物的物理性能,并且结果示于下面的表1中。
1.纯度
在常压和20℃至30℃的条件下将1重量%的再生双酚A单体组合物溶解在乙腈(ACN)溶剂中,然后,使用ACQUITYBEH C18 1.7μm(2.1*50mm柱)在Waters HPLC系统上通过超高效液相色谱法(UPLC)分析双酚A(BPA)的纯度。
2.色坐标(L*、a*和b*)
使用HunterLab UltraScan PRO分光光度计在反射模式下分析再生双酚A单体组合物的色坐标。
3.收率
测量当反应中使用的聚碳酸酯100%分解时产生的BPA的重量,并且测量得到的BPA的重量,并根据下面公式1计算BPA的收率。
[公式1]
收率(%)=W1/W0
在公式1中,W0是在100%分解过程中得到的芳香族二醇化合物的质量,W1是实际得到的芳香族二醇化合物的质量。具体地,当分解约100g的聚碳酸酯时,在100%分解时得到的BPA的理论质量是89g。如果实际得到的BPA的质量为80g,则收率是80/89×100=90%。
4.钠盐杂质的含量
收集1ml的再生双酚A单体组合物作为样品,并在下列条件下进行离子色谱(IC)分析。基于1g的样品,测量其中包含的钠盐杂质的重量比(单位:μg/g)。
<离子色谱(IC)条件>
①柱:HP-1(L:30m,ID:0.32mm,膜:1.05m)
②注射体积:1μl
③入口
温度:260℃,压力:6.92psi,总流速:64.2ml/min,
分流:60ml/min,分流比:50:1
④柱流速:1.2ml/min
⑤烘箱温度:70℃/3min-10℃/min-280℃/41min(总计65min)
⑥检测器
温度:280℃,H2:35ml/min,空气:300ml/min,He:20ml/min
[表1]
试验例的测量结果
如表1中所示,在实施例1至实施例4中得到的再生双酚A单体组合物表现出99.29%至99.92%的高纯度。此外,在实施例1至实施例4中得到的再生双酚A单体组合物表现出的色坐标L*为98.12至98.91,a*为-0.15至-0.01,b*为0.21至0.43,表现出优异的光学性能。另外,在实施例1至实施例4中得到的再生双酚A单体组合物测量的BPA收率是79.1%至83%。另外,在实施例1至实施例4中得到的再生双酚A单体组合物测量为具有小于10μg/g的低杂质含量。另一方面,在比较例1和比较例2中得到的再生双酚A单体组合物的纯度是96.82%至97.14%,其低于实施例中的纯度。此外,在比较例1和比较例2中得到的再生双酚A单体组合物表现出的色坐标L*为97.12至97.82,a*为0.06至0.31,b*为1.16至1.62,与实施例相比表现出差的光学性能。另外,在比较例1和比较例2中得到的再生双酚A单体组合物的BPA收率是65.1%至69.1%,其测量为低于实施例。
Claims (12)
1.一种制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,所述方法包括以下步骤:
使聚碳酸酯类树脂解聚;
加入酸,使得解聚反应产物的pH为2至8;
加入酸后去除杂质;和
从所述解聚反应产物中分离碳酸酯前体,
其中,使所述聚碳酸酯类树脂在包含乙醇的溶剂的存在下解聚,
相对于1摩尔的所述聚碳酸酯类树脂,所述乙醇的含量是10摩尔至15摩尔;
其中,在所述加入酸后去除杂质的步骤中,
包含所述杂质的水层;和包含芳香族二醇化合物和碳酸酯前体的有机溶剂层被分离;
其中,在所述从解聚反应产物中分离碳酸酯前体的步骤中,所述方法包括所述解聚反应产物的减压蒸馏步骤;
其中,在所述从解聚反应产物中分离碳酸酯前体的步骤之后,所述方法还包括从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤;
其中,所述从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的纯化步骤包括,从中分离了碳酸酯前体的解聚反应产物的洗涤步骤、再结晶步骤、吸附纯化步骤。
2.根据权利要求1所述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,其中:
在所述加入酸使得解聚反应产物的pH为2至8的步骤中,
将所述解聚反应产物中包含的芳香族二醇化合物的盐转化为芳香族二醇化合物。
3.根据权利要求1所述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,其中:
相对于1摩尔的所述聚碳酸酯类树脂,通过与0.5摩尔以下的量的碱反应来使所述聚碳酸酯类树脂解聚。
4.根据权利要求1所述的制备用于合成再生塑料的单体组合物的方法,其中:
在使聚碳酸酯类树脂解聚的步骤中,将抗氧化剂加入到反应溶液中。
5.一种根据权利要求1所述的方法制备的用于合成再生塑料的单体组合物,
所述单体组合物包含芳香族二醇化合物,
其中,色坐标b*为0.1至1,
其中,根据下面公式1的所述芳香族二醇化合物的收率大于75%,并且
其中,所述用于合成再生塑料的单体组合物是从聚碳酸酯类树脂中回收的:
[公式1]
收率(%)=W1/W0
在公式1中,W0是在100%分解过程中得到的芳香族二醇化合物的质量,W1是实际得到的芳香族二醇化合物的质量。
6.根据权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物,其中:
所述用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标L*为98以上。
7.根据权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物,其中:
所述用于合成再生塑料的单体组合物的色坐标a*为0以下。
8.根据权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物,其中:
所述用于合成再生塑料的单体组合物还具有98%以上的芳香族二醇化合物纯度。
9.根据权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物,其中:
相对于1g的所述用于合成再生塑料的单体组合物,使用离子色谱法测量的所述用于合成再生塑料的单体组合物中的钠盐杂质的重量比小于10μg。
10.根据权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物,其中:
所述用于合成再生塑料的单体组合物包含作为副产物的碳酸二乙酯,并且所述碳酸二乙酯是从所述聚碳酸酯类树脂中回收的。
11.一种再生塑料,包含权利要求5所述的用于合成再生塑料的单体组合物与共聚单体的反应产物。
12.一种成型制品,包括权利要求11所述的再生塑料。
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