一种加速降解催化剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及催化剂领域，更具体的是一种聚酯降解催化剂。


背景技术：

[0002]
随着我国创建精神文明城市，越来越多的城市开始施行垃圾分类制度，而目前人们认为垃圾分类中最难的一点是要破袋，因此人们需要一款可降解的垃圾袋解决这个问题。
[0003]
所以各种生物降解材质开始涌现出来，但其有着各种缺点，比如力学强度不够，容易提前降解等问题。


技术实现要素：

[0004]
为了解决目前这个问题，本发明公开了加速降解催化剂，可以用于各种聚酯材料中，加速聚酯材料的降解。
[0005]
本发明为一种加速降解催化剂，其通式为：。
[0006]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂通式中r为含有苯环的基团。
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作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂通式中r优选为以下结构中的一种或多种：（1） （2）
ꢀꢀ
（3） （4）（5）。
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作为本发明的进一步方案，上述结构中都含有苯环，提高了催化剂的力学性能，因此添加到材料中不会影响整体的力学性能。
[0009]
作为本发明的进一步方案，以（1）结构说明本发明一种加速降解催化剂的分解机理为：。
[0010]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂能够在可见光中缓慢分解酸性的酚类基团，并且释放出二氧化碳气体，破坏膜或者板材的整体结构，达到加速降解的目的。
[0011]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，其特征在于分为以下步骤：（1）将尿素和双酚化合物加入到含有溶剂的反应器中；（2）将温度升高到50-100℃，加入一定量的碱金属催化剂，排出气体经过含有去离子水
的气体收集器后再排出；（3）反应10小时后停止反应，向反应器中加入去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物。
[0012]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法的制备示意图如下午所示：。
[0013]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法中释放的氨气经过纯水处理收集后能够运用于农业方面，不产生任何废气排放。
[0014]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤1中的尿素和双酚化合物的物质的量比为0.95-1:1。
[0015]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤1中的尿素和双酚化合物的物质的量比优选为为1:1。
[0016]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤1中溶剂为二氧六环、甲苯、n-甲基吡咯烷酮、环己烷、四氢呋喃中的一种或多种。
[0017]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤1中溶剂优选为甲苯。
[0018]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤2的碱金属催化剂的量为总质量的5%-20%。
[0019]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤2的碱金属催化剂的量优选为总质量的7%-10%。
[0020]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤2的碱金属催化剂为氧化铁、氯化铁、硝酸铁、碳酸钾、硝酸钾、碳酸钠、硝酸钠中的一种或多种。
[0021]
作为本发明的进一步方案，一种加速降解催化剂的制备方法，步骤2的碱金属催化剂优选为硝酸铁、碳酸钾。
[0022]
作为本发明的进一步方案的一种加速降解催化剂，能够加入聚酯中，当聚酯废弃物在可见光中进行暴晒后降解。
[0023]
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过使用尿素等物质制备大分子催化剂，原材料易得，成本低。
[0024]
通过自制的大分子催化剂在可见光下分解出气体和酸性物质，能够加速聚酯产品的降解。
[0025]
具体实施方法：以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
[0026]
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行，本发明方案中所用原料均购自国药以及阿拉丁。
[0027]
实施例1：将60g尿素和186g联苯二酚化合物加入到含有246g甲苯的反应器中；将温度升高到100℃，加入49.2g的氯化铁催化剂，排出气体经过含有去离子水的气体收集器后再排出；
反应10小时后停止反应，向反应器中加入500g去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物；最终收率76%；mw为34790。
[0028]
实施例2：将57g尿素和228g双酚a化合物加入到含有522g四氢呋喃的反应器中；将温度升高到60℃，加入60.9g的硝酸钠催化剂，排出气体经过含有去离子水的气体收集器后再排出；反应10小时后停止反应，向反应器中加入500g去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物；最终收率47%；mw为12594。
[0029]
实施例3：将58g尿素和250g二氟醚双酚化合物加入到含有400g甲苯的反应器中；将温度升高到100℃，加入140g的硝酸铁催化剂，排出气体经过含有去离子水的气体收集器后再排出；反应10小时后停止反应，向反应器中加入700g去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物；最终收率83%；mw为45780。
[0030]
实施例4：将60g尿素和250g双酚s化合物加入到含有500g环己烷的反应器中；将温度升高到80℃，加入40.5g的氧化铁催化剂，排出气体经过含有去离子水的气体收集器后再排出；反应10小时后停止反应，向反应器中加入700g去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物；最终收率36%；mw为8973。
[0031]
实施例5：将60g尿素和200g双酚f化合物加入到含有450g溶剂n-甲基吡咯烷酮的反应器中；将温度升高到70℃，加入71g的碳酸钾催化剂，排出气体经过含有去离子水的气体收集器后再排出；反应10小时后停止反应，向反应器中加入700g去离子水，离心分液后过硅胶柱，最后旋蒸后得到产物；最终收率68%；mw为29980。
[0032]
实施例6：将1mol的对苯二甲酸，0.45mol的乙二醇，0.55mol的1,4环己烷二甲醇加入到反应器中，在0.5mpa的压力下缓慢升温到240℃，后续持续反应6小时，撤去0.5mpa压力，开始抽真
空，脱去生成的水，当回流管路中不再有水被蒸馏出来，加入总质量0.2%的醋酸锑催化剂，开始升温到270℃，持续进行真空缩聚反应，直至搅拌功率反馈值达到设定值后出料。
[0033]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0034]
由于本发明主要为一种加速降解催化剂及其制备方法，能够加入聚酯废弃物在可见光中的降解，降解成小分子单体，避免大量塑料废弃物的堆积。
[0035]
因此测试其降解性能：将实施例1-5以10%的比例加入到实施例6中，将各个产品制成膜，放置在阳光下暴晒，每天取样进行凝胶渗透色谱以及断裂伸长率的测试。
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凝胶渗透色谱使用安捷伦1260进行测试，断裂伸长率使用gb 1040.1-2018进行测试。
[0037]
伸长率测试结果： 添加10%实施例1添加10%实施例2添加10%实施例3添加10%实施例4添加10%实施例5实施例6伸长率0天152%155%157%153%153%158%伸长率1天144%148%142%146%141%156%伸长率2天105%89%110%72%103%152%伸长率3天55%42%60%31%59%148%伸长率4天11%9%21%0%15%148%伸长率5天0%0%0%0%0%147%
分子量测试结果： 添加10%实施例1添加10%实施例2添加10%实施例3添加10%实施例4添加10%实施例5实施例6mw0天219874219874219874219874219874219874mw1天208301209940198864209817202674217089mw2天151886126783154051103472148019211541mw3天105235879031123416589097735210669mw4天6947357219689904132559041210540mw5天4329035597398112933734199209984
mw由于实施例1-5也有峰，会形成干扰，因此只记录主峰变化。
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从上表数据中可以看出，本发明的加速降解催化剂在加入到配方中后取得了非常好的效果，在5天的暴晒后膜几乎丧失所有力学性能，并且出分子量来看分子量已经降解到原来的30-40%，因此性能非常优异。

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