利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法，按照如下方法制备：(1)、将聚合物用有机溶剂搅拌溶解，溶解完后加入催化剂搅拌混合均匀，所述催化剂为路易斯酸，所述聚合物为含有腈基的塑料或废旧塑料；(2)、蒸馏回收有机溶剂得到反应前驱体；(3)、将步骤(2)的反应前驱体在氮气保护下，升温至500‑700℃进行炭化，炭化完后取出清洗烘干得到产物。本发明将塑料或废旧塑料在一定热分解条件下炭化，目标产物是固态产物，作为吸附材料用于物料分离和纯化过程，无二次污染，收率可以达到12‑20wt.％。

权利要求

1.一种利用塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：按照如下方法制备：(1)、将聚合物用有机溶剂搅拌溶解，溶解完后加入催化剂搅拌混合均匀，所述催化剂为路易斯酸，所述聚合物为含有腈基的塑料，塑料与催化剂的质量比为6-12:1，所述有机溶剂为THF或DMSO或1，4-二氧六环；

(2)、蒸馏回收有机溶剂得到反应前驱体；

(3)、将步骤(2)的反应前驱体在氮气保护下，升温至500-700℃进行炭化，炭化完后取出清洗、烘干得到产物。

2.根据权利要求1所述利用塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：所述聚合物为ABS或PAN或SAN中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述利用塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：所述路易斯酸为氯化锌、氯化亚铁、氯化钴、氯化铝、三氟化硼、五氯化铌中的一种。

4.根据权利要求3所述利用塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：所述路易斯酸为氯化锌、氯化亚铁、氯化钴。

5.根据权利要求3所述利用塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：步骤(2)中，蒸馏采用减压蒸馏。

说明书

利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法，属于高分子材料领域。

背景技术

[0002] 随着工业的不断发展，废旧的塑料，如ABS、PAN或SAN的量越来越多。对它们的回收利用显得尤为重要。

[0003] 目前废旧塑料如ABS的化学回收方法主要有溶剂降解、热催化降解、光/热氧降解和超临界降解等，目前主要采用热催化降解法以获得液态产物。常用的裂解催化剂分为非均相(固体酸、金属负载碳、沸石)和均相。ABS热催化降解法制备液态产物存在脱氮效率低、工艺复杂、催化剂易失活等问题，在得到液态产物的同时，忽略了固态产物的性质，带来了残渣的二次污染。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种避免二次污染的环保的利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法。

[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种利用塑料或废旧塑料炭化制备吸附材料的方法，其特征在于：按照如下方法制备：

[0006] (1)、将聚合物用有机溶剂搅拌溶解，溶解完后加入催化剂搅拌混合均匀，所述催化剂为路易斯酸，所述聚合物为含有腈基的塑料或废旧塑料；

[0007] (2)、蒸馏回收有机溶剂得到反应前驱体；

[0008] (3)、将步骤(2)的反应前驱体在氮气保护下，升温至500-700℃进行炭化，炭化完后取出清洗烘干得到产物。

[0009] 在上述方案中：所述塑料或废旧塑料与催化剂的质量比为6-12:1。

[0010] 在上述方案中：所述聚合物为ABS或PAN或SAN中的至少一种。

[0011] 在上述方案中：所述有机溶剂为THF或DMSO或1，4-二氧六环。这些溶剂能溶解我们的塑料或废旧塑料便可。

[0012] 在上述方案中：所述路易斯酸为氯化锌、氯化亚铁、氯化钴、氯化铝、三氟化硼、五氯化铌。

[0013] 优选的：所述路易斯酸为氯化锌、氯化亚铁、氯化钴。

[0014] 上述方案中步骤(2)中，蒸馏蒸馏采用减压蒸馏，如旋蒸。蒸馏效率更高。

[0015] 有益效果：本发明将塑料或废旧塑料在一定热分解条件下炭化，目标产物是固态产物，作为吸附材料用于物料分离和纯化过程，无二次污染，收率可以达到12-20wt.％。

具体实施方式

[0016] 下面结合实施例对本发明作进一步说明：

[0017] 实施例1：

[0018] 将聚合物废旧塑料ABS在溶剂四氢呋喃中搅拌溶解，溶解完全后加入催化剂氯化锌混合均匀，聚合物与催化剂的配比为9:1。上述化合物混合均匀后，旋转蒸发回收溶剂四氢呋喃，获得反应前驱体。

[0019] 将前驱体置于石英管中，在氮气保护下，升温到700℃进行炭化反应。将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为15.4wt.％。

[0020] 实施例2：

[0021] 将聚合物废旧塑料SAN在溶剂1，4-二氧六环中搅拌溶解，溶解完全后加入催化剂氯化钴混合均匀，聚合物与催化剂的配比为12:1。上述化合物混合均匀后，在旋转蒸发仪中回收溶剂1，4-二氧六环，获得反应前驱体。

[0022] 将前驱体置于石英管中，在氮气环境下升温到600℃进行炭化。将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为12.8wt.％。

[0023] 实施例3：

[0024] 将聚合物废旧塑料ABS在溶剂四氢呋喃中搅拌溶解，溶解完全后加入催化剂氯化钴混合均匀，聚合物与催化剂的配比为6:1。上述化合物混合均匀后，在旋转蒸发仪中回收溶剂四氢呋喃，获得反应前驱体。

[0025] 将前驱体置于石英管中，在氮气环境下升温到500℃进行炭化。将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为12.1wt.％。

[0026] 实施例4：

[0027] 将聚合物废旧塑料PAN在溶剂四氢呋喃中搅拌溶解，溶解完全后加入催化剂氯化亚铁混合均匀，聚合物与催化剂的配比为8:1。上述化合物混合均匀后，在旋转蒸发仪中回收溶剂四氢呋喃，获得反应前驱体。

[0028] 将前驱体置于石英管中，在氮气环境下升温到650℃进行炭化。将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为13.4wt.％。

[0029] 实施例5

[0030] 将聚合物废旧塑料ABS在溶剂四氢呋喃中搅拌溶解，溶解完全后加入催化剂氯化钴混合均匀，聚合物与催化剂的配比为9:1。上述化合物混合均匀后，旋转蒸发回收溶剂四氢呋喃，获得反应前驱体。

[0031] 将前驱体置于石英管中，在氮气保护下，升温到700℃进行炭化反应。将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为13.5wt.％。

[0032] 实施例6：

[0033] 将聚合物ABS与催化剂氯化锌直接混合，聚合物与催化剂的配比为9:1。上述化合物混合均匀后置于石英管中，在氮气环境下升温到700℃进行炭化，将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为4.8wt.％。

[0034] 实施例7：

[0035] 将聚合物ABS粉末与催化剂氯化钴直接混合，聚合物与催化剂的配比为9:1。上述化合物混合均匀后置于石英管中，在氮气环境下升温到700℃进行炭化，将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为1.17wt.％。

[0036] 实施例8：

[0037] 将聚合物ABS粉末置于石英管中，在氮气环境下升温到700℃进行炭化，将反应产物用水清洗后抽滤，滤渣烘干后即得到炭化产物，炭化产物产率为1.89wt.％。

[0038] 从实施例1以及5-8可以看出，ABS直接炭化产量相对较低，主要是由于ABS中苯乙烯单元的存在，在热降解时它能阻止丙烯氰的环化，造成炭化产物较少。

[0039] 为了提高ABS的成炭率，我们引入催化剂路易斯酸，氧化脱氢可以促进聚合物成炭，提高反应物接触紧密度和控制氧化过程是炭化的关键一步。过渡金属卤化物Lewis酸，能促进各种聚合物成炭，对于含有苯环的聚合物，Lewis酸型过渡金属卤化物还是有效的交联催化剂。但是我们发现，将ABS和路易斯酸简单混合后，进行炭化，炭化收率提高不明显，甚至还不如直接炭化的收率。

[0040] 再经过大量实验，我们引入有机溶剂溶解后，制得前躯体，然后再炭化，收率得到了明显的提高，取得了意想不到的效果。反应的机理为：含有氰基的废旧塑料，如ABS上与腈基相连的C上释放出H，形成自由基大分子骨干，自由基重组交联后形成炭化产物。

[0041] 本发明不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。