【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于聚合物制備，具體涉及一種可降解循環(huán)使用塑料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、塑料制品是日常生產(chǎn)生活中使用量最大的高分子材料，廣泛被用于諸如包裝、容器瓶、管材及高性能纖維等材料領(lǐng)域。由于其生產(chǎn)技術(shù)成熟，工業(yè)制造相對(duì)簡(jiǎn)易，性價(jià)比高，同時(shí)其機(jī)械性能好，因此至今塑料都無(wú)法被替代。塑料制品所用的高分子中，聚烯烴(聚乙烯和聚丙烯)占36％左右，其他的包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)等，其完全由c-h、c-c、c-o等化學(xué)鍵組成，在自然條件下極難斷裂、降解。由于其難以自然降解及需求量將長(zhǎng)期存在甚至增長(zhǎng)，所以對(duì)其進(jìn)行有效人為降解處理的研究便十分必要。
2、目前，盡管已有較多可降解塑料的合成與循環(huán)研究，例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)，聚碳酸酯(pc)，聚乳酸(pla)，聚酯類，聚乙烯/淀粉共混物，加光敏劑的易降解線型低密度聚乙烯等，然而這些材料自身均存在難以克服的缺陷，如生產(chǎn)成本過(guò)高、力學(xué)性能偏低、透光性偏低、降解不夠快等，導(dǎo)致其產(chǎn)量一直上不去，無(wú)法全面替代性價(jià)比極高的聚烯烴材料。因此，存量較大、工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)大且廉價(jià)的聚烯烴材料仍然較多，對(duì)其使用后的環(huán)境低污染處理研究依然非常緊迫。
3、長(zhǎng)期以來(lái)，“變廢為寶”的環(huán)保理念已深入人心，聚烯烴廢棄物中含有大量的碳，填埋和焚燒這兩類方法均難以將聚烯烴塑料廢棄物作為碳資源真正高效利用。用于生產(chǎn)聚烯烴的單體，如乙烯和丙烯，均來(lái)自石油或者煤炭這類化石碳資源，其存量是有限的，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)會(huì)被耗盡。而生產(chǎn)生活資料，如汽油、煤油等燃料，潤(rùn)滑油、瀝青等工業(yè)品，也將因無(wú)法找到提
4、目前，已報(bào)道的聚烯烴塑料化學(xué)降解的技術(shù)方案主要有氧化裂解、利用分子篩(沸石)等催化裂解及金屬有機(jī)催化劑催化聚合物脫氫，產(chǎn)生碳碳雙鍵，基于雙鍵和烯烴復(fù)分解反應(yīng)將其降解為低分子或小分子。但是氧化裂解碳利用率較低(約37％)，且對(duì)操作過(guò)程和設(shè)備要求高，過(guò)程中由于過(guò)度氧化，甚至?xí)欧懦龃罅慷趸迹孜锇l(fā)生交聯(lián)甚至碳化，造成資源浪費(fèi)。利用分子篩(沸石)等催化裂解方法仍然需在300℃和約170psi氫氣壓力下進(jìn)行，條件比較苛刻。以上用于裂解聚合物的催化劑均無(wú)法回收、重復(fù)使用，技術(shù)成本較高。金屬有機(jī)催化劑對(duì)雜質(zhì)的耐受性較差，對(duì)真實(shí)環(huán)境下回收而來(lái)的廢棄塑料并不具有較好的使用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種可降解循環(huán)使用塑料的制備方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，包括以下步驟：將環(huán)戊烯基體與烷基醇或烷基酸通過(guò)酯化反應(yīng)得到單體，之后在催化劑作用下進(jìn)行開(kāi)環(huán)易位聚合得到所述可降解循環(huán)使用塑料。
4、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述環(huán)戊烯基體包括3-環(huán)戊烯-1-甲酸、3-環(huán)戊烯-1-甲醇和3-環(huán)戊烯-1-醇中的一種。
5、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲醇或3-環(huán)戊烯-1-醇時(shí)，所對(duì)應(yīng)的烷基酸包括正辛酸、正壬酸、正癸酸、十一烷基酸、十二烷基酸、十四烷基酸、十六烷基酸、十八烷基酸、二十烷基酸、二十二烷基酸、二十四烷基酸、二十六烷基酸、二十八烷基酸、三十烷基酸和三十二烷基酸中的一種或多種；所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲酸時(shí)，對(duì)應(yīng)的烷基醇包括正辛醇、正壬醇、正癸醇、十一烷基醇、十二烷基醇、十四烷基醇、十六烷基醇、十八烷基醇、二十烷基醇、二十二烷基醇、二十四烷基醇、二十六烷基醇、二十八烷基醇、三十烷基醇和三十二烷基醇中的一種或多種。
6、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述酯化反應(yīng)的溶劑包括二氯甲烷、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺和甲苯中的一種或多種；所述開(kāi)環(huán)易位聚合的溶劑包括二氯甲烷、四氫呋喃、甲苯、氯苯和二氯苯中的一種或多種。
7、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述催化劑包括grubbs一代催化劑、grubbs二代催化劑、grubbs三代催化劑、hoveyda-grubbs一代催化劑或hoveyda-grubbs二代催化劑。
8、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述開(kāi)環(huán)易位聚合的溫度為-10～0℃。
9、本專利技術(shù)還提供了一種根據(jù)上述所述的制備方法制備得到的可降解循環(huán)使用塑料。
10、本專利技術(shù)同時(shí)提供了一種根據(jù)上述所述的可降解循環(huán)使用塑料的降解方法，將所述可降解循環(huán)使用塑料加入溶劑中，在催化劑的作用下降解得到單體。
11、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述溶劑包括四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、氯苯、二氯苯或正己烷；所述催化劑包括grubbs一代催化劑、grubbs二代催化劑、grubbs三代催化劑、hoveyda-grubbs一代催化劑或hoveyda-grubbs二代催化劑。
12、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述降解溫度為23～80℃，可根據(jù)所選擇溶劑的沸點(diǎn)和催化劑的適用活性等來(lái)選擇具體的降解溫度。
13、溫度是影響單體聚合和聚合物降解的關(guān)鍵因素，即低溫下有利于單體開(kāi)環(huán)聚合，高溫下有利于聚合物降解為單體。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
15、(1)本專利技術(shù)選擇石化工業(yè)中較為豐富的環(huán)戊烯作為基體原料，合成相應(yīng)的結(jié)晶性單體，本專利技術(shù)將這類單體聚合從而得到結(jié)晶性高分子材料，該高分子材料的結(jié)晶行為與所接側(cè)鏈鏈長(zhǎng)有著非常明確清晰的線性關(guān)系，因此可以通過(guò)調(diào)整側(cè)鏈長(zhǎng)度來(lái)調(diào)控材料的結(jié)晶行為，從而調(diào)控材料的力學(xué)性能。
16、(2)本專利技術(shù)所制備的可降解塑料在力學(xué)性能上接近低密度聚乙烯(ldpe)，可制作包裝袋使用，從而在包裝領(lǐng)域替代難降解的ldpe。
17、(3)本專利技術(shù)所制備的可降解塑料能夠在溫和條件下降解回原單體，實(shí)現(xiàn)碳資源的百分之百回收。所得單體能夠重新聚合得到相應(yīng)聚合物，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)循環(huán)回收利用。
18、(4)本專利技術(shù)所制備的可降解塑料能夠高效轉(zhuǎn)化為數(shù)種功能化高分子材料，可以實(shí)現(xiàn)廢棄塑料的高價(jià)值轉(zhuǎn)化。
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1.一種可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將環(huán)戊烯基體與烷基醇或烷基酸通過(guò)酯化反應(yīng)得到單體，之后在催化劑作用下進(jìn)行開(kāi)環(huán)易位聚合得到所述可降解循環(huán)使用塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)戊烯基體包括3-環(huán)戊烯-1-甲酸、3-環(huán)戊烯-1-甲醇和3-環(huán)戊烯-1-醇中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲醇或3-環(huán)戊烯-1-醇時(shí)，所對(duì)應(yīng)的烷基酸包括正辛酸、正壬酸、正癸酸、十一烷基酸、十二烷基酸、十四烷基酸、十六烷基酸、十八烷基酸、二十烷基酸、二十二烷基酸、二十四烷基酸、二十六烷基酸、二十八烷基酸、三十烷基酸和三十二烷基酸中的一種或多種；所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲酸時(shí)，對(duì)應(yīng)的烷基醇包括正辛醇、正壬醇、正癸醇、十一烷基醇、十二烷基醇、十四烷基醇、十六烷基醇、十八烷基醇、二十烷基醇、二十二烷基醇、二十四烷基醇、二十六烷基醇、二十八烷基醇、三十烷基醇和三十二烷基醇中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述催化劑包括Grubbs一代催化劑、Grubbs二代催化劑、Grubbs三代催化劑、Hoveyda-Grubbs一代催化劑或Hoveyda-Grubbs二代催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述開(kāi)環(huán)易位聚合的溫度為-10～0℃。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的可降解循環(huán)使用塑料。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的可降解循環(huán)使用塑料的降解方法，其特征在于，將所述可降解循環(huán)使用塑料加入溶劑中，在催化劑的作用下降解得到單體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可降解循環(huán)使用塑料的降解方法，其特征在于，所述溶劑包括四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、氯苯、二氯苯或正己烷；所述催化劑包括Grubbs一代催化劑、Grubbs二代催化劑、Grubbs三代催化劑、Hoveyda-Grubbs一代催化劑或Hoveyda-Grubbs二代催化劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可降解循環(huán)使用塑料的降解方法，其特征在于，所述降解溫度為23～80℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將環(huán)戊烯基體與烷基醇或烷基酸通過(guò)酯化反應(yīng)得到單體，之后在催化劑作用下進(jìn)行開(kāi)環(huán)易位聚合得到所述可降解循環(huán)使用塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)戊烯基體包括3-環(huán)戊烯-1-甲酸、3-環(huán)戊烯-1-甲醇和3-環(huán)戊烯-1-醇中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲醇或3-環(huán)戊烯-1-醇時(shí)，所對(duì)應(yīng)的烷基酸包括正辛酸、正壬酸、正癸酸、十一烷基酸、十二烷基酸、十四烷基酸、十六烷基酸、十八烷基酸、二十烷基酸、二十二烷基酸、二十四烷基酸、二十六烷基酸、二十八烷基酸、三十烷基酸和三十二烷基酸中的一種或多種；所述環(huán)戊烯基體為3-環(huán)戊烯-1-甲酸時(shí)，對(duì)應(yīng)的烷基醇包括正辛醇、正壬醇、正癸醇、十一烷基醇、十二烷基醇、十四烷基醇、十六烷基醇、十八烷基醇、二十烷基醇、二十二烷基醇、二十四烷基醇、二十六烷基醇、二十八烷基醇、三十烷基醇和三十二烷基醇中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解循環(huán)使用塑料的制備方法，其特征在于，所述酯化反應(yīng)的溶劑包括二氯甲烷、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺和甲苯中的一種或多...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋少飛，陳梁昱，王志豪，方恩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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