乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法
2023-11-11 07:29:57
乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法
【專利摘要】本發明涉及一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，特徵是，包括以下工藝步驟：（1）乙二醇解聚廢棄聚酯，得到產物BHET或PTA；（2）解聚產物的硝化及還原；（3）重氮化反應。本發明通過乙二醇解聚廢棄聚酯，得到BHET或PTA，經過硝化、還原、重氮等反應可製備重氮鹽，該重氮鹽可與一系列偶合組份反應製備偶氮染料，充分實現了廢棄聚酯的有效回收和循環利用。
【專利說明】乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於合成偶氮染料的重氮鹽的製備方法，尤其是一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，屬於固體廢棄物處理、聚酯降解、紡織印染【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，合成纖維在纖維消費中的份額已經超過60%，而聚酯(PET)是世界上應用最廣泛，產量最大的合成纖維之一。2012年I~12月，全國滌綸纖維的產量達3022.4萬噸，同比增長8.22%，廣泛應用於建築，紡織，國防，醫療衛生等領域。但是聚酯廢料及丟棄的消費品也帶來了汙染，給環境帶來了損害。隨著原材料石油資源的日趨匱乏，廢棄聚酯的回收利用是當前聚酯工業發展的重大問題，可以一定程度上的解決環境問題和能源問題。對聚酯進行解聚，得到解聚產物對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)或對苯二甲酸(PTA)單體，利用單體中苯環的共軛體系，通過硝化、還原、重氮、偶合，使共軛結構延長，合成偶氮類染料，可用於錦綸、滌綸等合成纖維及其織物，以達到對廢棄聚酯的回收再利用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，實現對廢棄聚酯纖維的回收再利用。
[0004]按照本發明提供的技術方案，一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，特徵是，包括以下工藝步驟:
[0005](1) a、乙二醇解聚廢棄聚酯纖維:將I~3重量份醋酸鋅溶解於300~500重量份乙二醇中，加入經清洗、乾燥、粉碎後的100重量份廢棄聚酯纖維進行加熱反應，反應過程中保持攪拌和通氮氣，溫度為196~210°C，反應時間為3~4.5小時；反應結束後，在氮氣保護下，待反應混合液冷卻至140°C以下，取下備用；將冷卻後的反應混合液稀釋到去離子水中，真空抽濾，將得到的濾液在5~10°C冷卻結晶，真空抽濾；重複冷卻結晶、真空抽濾的操作3次後，將得到的結晶物於55~65°C真空乾燥16~24小時，即得到解聚產物對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)；
[0006]b、將100重量份解聚產物BHET加入到100~120重量份濃度為30~50%的氫氧化鈉溶液中，在70~80°C的水浴加熱40~60分鐘；加熱反應後進行常壓過濾，將180~200重量份濃度為10~25%的稀鹽酸溶液加入到濾液中混合均勻後真空抽濾；將得到的濾餅加入去離子水中，再進行真空抽濾；重複將濾餅加入去離子水進行真空抽濾的操作3次；將得到的濾餅在60~80°C進行真空乾燥1.5~3小時，得到對苯二甲酸(PTA)；
[0007](2)硝化反應:將I重量份BHET或PTA與8~10重量份濃度為80~85%的濃硫酸在5~10°C混合均勻後，緩慢加入I~2重量份濃度為65~70%的濃硝酸，勻速加熱I小時至60°C，再勻速加熱I小時至80°C，於80°C恆溫反應10~12小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至室溫,真空抽濾,將濾餅與去離子水混合均勻後真空抽濾,重複將濾餅加入去離子水進行真空抽濾的操作直至pH=6.8~7.2 ;收集每次抽濾得到的濾液在冰水中重結晶、過濾、在60~80°C真空乾燥I~3小時，得到BHET或PTA的硝基化合物，待用；
[0008](3)還原反應:將I重量份BHET或PTA的硝基化合物和3~5重量份氯化亞錫、60~100重量份濃度為30~40%的濃鹽酸混合均勻，在70~80°C反應3~4小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至30~35°C、真空抽濾；濾餅加入去離子水中混合均勻，再真空抽濾，重複濾餅加入去離子水混合後真空抽濾的操作3次，將得到的濾餅在60~80°C真空乾燥I~3小時，得到BHET或PTA的氨基化合物，待用；
[0009](4)重氮反應:重氮反應步驟的所有操作溫度控制在5~10°C，具體步驟如下:
[0010]a、首先將I~2重量份亞硝酸鈉與2~4重量份濃度為10~25%的稀鹽酸混合，得到亞硝酸溶液，備用；
[0011]b、將I重量份BHET或PTA的氨基化合物與2~4份濃度為10~25%的稀鹽酸混合均勻，加入亞硝酸溶液攪拌均勻，反應3~5小時，得到重氮鹽；
[0012]C、再向得到的重氮鹽中加入85~100重量份濃度為20~30%的脲，反應時間I小時以除去多餘的亞硝酸，即得到所述的重氮鹽。
[0013]本發明通過乙二醇解聚廢棄聚酯，得到BHET或PTA，經過硝化、還原、重氮、偶合等反應可製備重氮鹽，該重氮鹽可與一系列偶合組份反應製備偶氮染料，充分實現了廢棄聚酯的有效回收和循環利用。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0015]實施例1:一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，包括以下工藝步驟:
[0016]( I)乙二醇解聚廢棄聚酯纖維:將1.5重量份醋酸鋅溶解於300重量份乙二醇中，加入經清洗、乾燥、粉碎後的100重量份廢棄聚酯纖維進行加熱反應，反應過程中保持攪拌和通氮氣，溫度為200°c，反應時間為3小時；反應結束後，在氮氣保護下，待反應混合液冷卻至140°C以下，取下備用；將冷卻後的反應混合液稀釋到去離子水中，真空抽濾，將得到的濾液在5°C冷卻結晶，真空抽濾；重複冷卻結晶、真空抽濾的操作3次後，將得到的結晶物於55°C真空乾燥24小時，即得到解聚產物對苯二甲酸乙二醇酯(BHET);所述解聚產物BHET的純度為96%，產率為92.0% ；
[0017](2)硝化反應:將I重量份BHET與8重量份濃度為80%的濃硫酸在10°C混合均勻後，緩慢加入I重量份濃度為65%的濃硝酸，勻速加熱I小時至60°C，再勻速加熱I小時至80°C，於80°C恆溫反應10小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至室溫，真空抽濾，將濾餅與去離子水混合均勻後真空抽濾，重複將濾餅加入去離子水進行真空抽濾的操作直至pH=6.8 ;收集每次抽濾得到的濾液在冰水中重結晶、過濾、在60°C真空乾燥I小時，得到BHET的硝基化合物，待用；所述BHET的硝基化合物的純度為93%，產率為62.6% ；
[0018](3)還原反應:將I重量份BHET的硝基化合物和3重量份氯化亞錫、60重量份濃度為30%的濃鹽酸混合均勻，在70°C反應3小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至30°C、真空抽濾；濾餅加入去離子水中混合均勻，再真空抽濾，重複濾餅加入去離子水混合後真空抽濾的操作3次，將得到的濾餅在60°C真空乾燥I小時，得到BHET的氨基化合物，待用；所述BHET的氨基化合物的純度為92%，產率為59.5% ；
[0019](4)重氮反應:重氮反應步驟的所有操作溫度控制在5°C，具體步驟如下:[0020]a、首先將I重量份亞硝酸鈉與2重量份濃度為10%的稀鹽酸混合，得到亞硝酸溶液，備用；
[0021 ] b、將I重量份BHET的氨基化合物與2份濃度為10%的稀鹽酸混合均勻，加入亞硝酸溶液攪拌均勻，反應3小時，得到重氮鹽；
[0022]C、再向得到的重氮鹽中加入85重量份濃度為20%的脲，反應生成氮氣和二氧化碳，反應時間I小時以除去多餘的亞硝酸，即得到所述的重氮鹽。
[0023]實施例1得到的重氮鹽可用於與偶合組份反應製備偶氮染料:將I重量份N，N-二甲基苯胺加入到30重量份濃度為25%的稀鹽酸溶液中，冷卻至5°C;將該混合物加入到I重量份重氮鹽中，加入30重量份濃度為20%的碳酸鈉溶液在5°C下反應2小時；反應完全後，真空抽濾，濾餅在60~80°C真空乾燥I小時，得到如式(I )所示的偶氮染料。所得到的偶氮染料的純度為94%，產率為78.5%。
[0024]
【權利要求】
1.一種乙二醇解聚廢棄聚酯製備重氮鹽的方法，其特徵是，包括以下工藝步驟: (1)a、乙二醇解聚廢棄聚酯纖維:將I~3重量份醋酸鋅溶解於300~500重量份乙二醇中，加入經清洗、乾燥、粉碎後的100重量份廢棄聚酯纖維進行加熱反應，反應過程中保持攪拌和通氮氣，溫度為196~210°C，反應時間為3~4.5小時；反應結束後，在氮氣保護下，待反應混合液冷卻至140°C以下，取下備用；將冷卻後的反應混合液稀釋到去離子水中，真空抽濾，將得到的濾液在5~10°C冷卻結晶，真空抽濾；重複冷卻結晶、真空抽濾的操作3次後，將得到的結晶物於55~65°C真空乾燥16~24小時，即得到解聚產物對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)； b、將100重量份解聚產物BHET加入到100~120重量份濃度為30~50%的氫氧化鈉溶液中，在70~80°C的水浴加熱40~60分鐘；加熱反應後進行常壓過濾，將180~200重量份濃度為10~25%的稀鹽酸溶液加入到濾液中混合均勻後真空抽濾；將得到的濾餅加入去離子水中，再進行真空抽濾；重複將濾餅加入去離子水進行真空抽濾的操作3次；將得到的濾餅在60~80°C進行真空乾燥1.5~3小時，得到對苯二甲酸(PTA)； (2)硝化反應:將I重量份BHET或PTA與8~10重量份濃度為80~85%的濃硫酸在5~10°C混合均勻後，緩慢加入I~2重量份濃度為65~70%的濃硝酸，勻速加熱I小時至60°C，再勻速加熱I小時至80°C，於80°C恆溫反應10~12小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至室溫，真空抽濾，將濾餅與去離子水混合均勻後真空抽濾，重複將濾餅加入去離子水進行真空抽濾的操作直至pH=6.8~7.2 ;收集每次抽濾得到的濾液在冰水中重結晶、過濾、在60~80°C真空乾燥I~3小時，得到BHET或PTA的硝基化合物，待用； (3)還原反應:將I重量份BHET或PTA的硝基化合物和3~5重量份氯化亞錫、60~100重量份濃度為30~40%的濃鹽酸混合均勻，在70~80°C反應3~4小時；反應完成後，將反應混合物冷卻至30~35°C、真空抽濾；濾餅加入去離子水中混合均勻，再真空抽濾，重複濾餅加入去離子水混合後真空抽濾的操作3次，將得到的濾餅在60~80°C真空乾燥I~3小時，得到BHET或PTA的氨基化合物，待用； (4)重氮反應:重氮反應步驟的所有操作溫度控制在5~10°C，具體步驟如下: a、首先將I~2重量份亞硝酸鈉與2~4重量份濃度為10~25%的稀鹽酸混合，得到亞硝酸溶液，備用； b、將I重量份BHET或PTA的氨基化合物與2~4份濃度為10~25%的稀鹽酸混合均勻，加入亞硝酸溶液攪拌均勻，反應3~5小時，得到重氮鹽； C、再向得到的重氮鹽中加入85~100重量份濃度為20~30%的脲，反應時間I小時以除去多餘的亞硝酸，即得到所述的重氮鹽。
【文檔編號】C09B29/46GK103664684SQ201310632820
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】李夢娟, 葛明橋, 餘天石, 黃豔紅 申請人:江南大學