Спосіб переробки відходів поліетилентерефталату

Реферат: Спосіб переробки поліетилентерефталатних відходів, який включає деполімеризацію відходів з двоатомним спиртом до отримання поліолу. Як двохатомний спирт використовують пропіленгліколь, деполімеризацію здійснюють при температурі 150-200 °C, мольне співвідношення відходів до пропіленгліколю 1:3, а після отримання поліолу вводять деревинний наповнювач та затверджуючий комплекс. UA 79638 U (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ВІДХОДІВ ПОЛІЕТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТУ UA 79638 U UA 79638 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі переробки відходів полімерної сировини та може бути використана для розробки способу переробки поліетилентерефталату (ПЕТФ) відходів у вигляді пляшок. Відомий спосіб переробки ПЕТФ відходів шляхом хімічної деполімеризації відходів поліетилентерефталату із застосуванням мікрохвильового випромінювання і сольволізу в присутності каталізатора [патент CZ 20100133088 AC08J1110FI, 2010]. Алкоголіз, сольваноліз або гліколіз в присутності каталізатора при дії мікрохвильового випромінювання та атмосферного тиску приводить до отримання терефталевої кислоти, солей або ефірів і етиленгліколю. Даний спосіб продуктивний, але потребує значної кількості енергії та допоміжних матеріалів і обладнання. Відомий спосіб переробки ПЕТФ відходів [патент US 6472557 С07С/5100, 2002] шляхом їх деполімеризації до диметилтерефталату з наступним очищенням диметилтерефталату від побічних продуктів та гідролізацією для отримання терефталевої кислоти. Даний спосіб є ефективним, проте вимагає додаткового очищення продуктів деполімеризації та обмежує їх застосування. Відомий також спосіб переробки поліетилентерефталатних відходів, який включає деполімеризацію відходів з двохатомним спиртом до отримання поліолу (Патент US № 6410607, МПК: C08J 11/04, 2000). Деполімеризацію здійснюють двохатомним спиртом етиленгліколем методом гліколізу в реакторі. Цей процес включає стадії контактування забрудненого поліестеру з етиленгліколем, при мольному співвідношенні більше, ніж 1:5 при температурі 300 °C і абсолютному тиску 0,5-3 бар. Даний спосіб дає можливість не очищати попередньо ПЕТФ відходи від забруднень, але в процесі деполімеризації утворюються побічні продукти, які надалі потрібно утилізовувати. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб переробки ПЕТФ відходів, при якому зміною умов здійснення операцій забезпечилось би отримання полімерних композиційних матеріалів з заданими властивостями. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки поліетилентерефталатних відходів, який включає деполімеризацію відходів з двохатомним спиртом до отримання поліолу, згідно з корисною моделлю, як двохатомний спирт використовують пропіленгліколь, де полімеризацію здійснюють при температурі 150-200 °C, мольне співвідношення відходів до пропіленгліколю 1:3, а після отримання поліолу вводять деревинний наповнювач та затверджуючий комплекс. При цьому як затверджуючий комплекс використовують поліізоціанат. Крім того після отримання поліолу до останнього додають малеїновий ангідрид та каталізатор, для синтезу поліефірної смоли, як затверджуючий комплекс вводять стирол, перекис бензоїлу та октат кобальту. При цьому як деревинний наповнювач використовують деревинне борошно дисперсністю 250 мкм. Здійснення полімеризації при температурі 150-200 °C, при мольному співвідношенні відходів до пропіленгліколю 1:3, а після отримання поліолу введення деревинного наповнювача та затверджуючого комплексу дозволяє отриманий поліол використати для синтезу жорсткого деревиннонаповненого поліуретану, з якого отримують цінний новий полімерний композиційний матеріал або отримують поліефірну смолу, для виготовлення полімерних композиційних матеріалів з деревинним наповнювачем, що забезпечує отримання полімерних композиційних матеріалів з заданими властивостями. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На Фіг. 1, Фіг. 2 представлена технологічна схема переробки відходів ПЕТФ. Чисті ПЕТФ відходи у вигляді пластівців завантажують в бункер 1, звідки стрічковим транспортером 2, що складається з двигуна 3 і ротора 4, вони подаються в роторну дробарку 5. У роторній дробарці 5 пластівці подрібнюються і збираються в збірнику 6, попередньо проходять фракційну сітку з розміром отворів 0,25 мм. Подрібнені частинки повинні бути однакового розміру, що забезпечує ефективне проходження хімічної реакції деполімеризації. Потім черв'ячним транспортером 7, який призначений для транспортування дрібно сипучих матеріалів, порошкоподібний матеріал подається в реактор для деполімеризації 8 та 9. Тандем реакторів 8 і 9 призначений для проведення безперервного процесу одержання поліолу, який подається в реактор з мішалкою 10. З бункера 11 ваговим дозатором 12 в реактор 8 та 9 подається каталізатор - ацетат цинку в кількості 1 %, який вже розчинений в пропіленгліколі для рівномірного розподілу в реакційній масі, а з бункера 13 об'ємним дозатором 14 подається пропіленгліколь (ПГ). Мольне співвідношення ПЕТФ: ПГ складає 1:3. 1 UA 79638 U 5 10 15 Деполімеризація вторинного ПЕТФ здійснюється методом часткового гліколізу при температурі 150-220 °C протягом 5 годин. Отриманий поліол використовується для подальшого синтезу поліефірної смоли та поліуретану (ПУ). Поліол аналізується на вміст карбоксильних груп методом титрування та визначається його в'язкість. Поліефірну смолу отримують шляхом взаємодії поліолу, до якого додають малеїновий ангідрид з бункера 15 через об'ємний дозатор 16. Вміст малеїнового ангідриду складає 25 % від загальної маси реакційної суміші. Реакція проходить 3 години при температурі 150-180 °C в реакторі з мішалкою 10. Властивості даної поліефірної смоли представлені в табл. 1. Поліефірну смолу розбавляють стиролом, для зниження в'язкості поліефірної смоли, що подають з бункера 17 через об'ємний дозатор 18. А для прискорення реакції затвердіння полімерної композиції додають прискорювач реакції з бункера 19 через об'ємний дозатор 20. До отриманої поліефірної смоли додається деревинне борошно (додається до ПУ системи), вологість не більше 8 %, з бункера 21. Деревинна стружка проходить процес сушіння в сушці 22, процес флотації - на віброситах 23 (найменше сито розміром 250 мкм) і надходить в ваговий дозатор 24. Після введення деревинного борошно подають ініціатор - перекис бензоїлу з бункера 27 через ваговий дозатор 28. Ініціатор додається в останню чергу, щоб не відбулось передчасного затвердіння поліефірної смоли. Змішування поліефірної смоли з ініціатором і деревинним борошном відбувається на двороторному лопатевому змішувачі 29. Таблиця 1 Фізико-хімічні показники поліолу та поліефірної смоли Назва Характеристика Зовнішній вигляд Поліол Тривалість реакції, год. Умовна в'язкість (од. вим. стовпні Енглера, ВЗ246 з діаметром сопла 4 мм) Кислотне число, мг КОН/г 3 Густина, t/см Зовнішній вигляд Поліефірна смола Тривалість реакції, год. Умовна в'язкість (од. вим. стовпні Енглера, ВЗ246 з діаметром сопла 4 мм) Кислотне число, мг КОН/г 3 Густина, г/см Значення Однорідна в'язка рідина без сторонніх включень, сірого кольору, характеризується певною липкістю. 5 22,94 12,54 1,21 Однорідна в'язка рідина без сторонніх включень, янтарного кольору, характеризується певною липкістю. 3 13207,5 3,75 1,37 20 Якість отриманої деревиннонаповненої характеристиками (табл. 2). композиції оцінюється за механічними Таблиця 2 Характеристики отриманої деревиннонаповненої композиції Характеристики Значення Деревиннонаповнена композиція на основі вторинного ПЕТФ 1,24 -3 110 0,15 4 3 Щільність, кг/дм Модуль пружності при розтягу, ГПа Відносне видовження при розтягу, % 2 Ударная в'язкість за Шарпі, кДж/м 25 Для отримання деревиннонаповненого поліуретану, попередньо висушені протягом 3-4 годин при температурі 100-120 °C деревинне борошно і поліол змішують до однорідної маси, 2 UA 79638 U 5 10 15 потім додають затверджувач поліізоціанат (ПІЦ) і виливають отриману композицію у форму для затвердіння. Швидкість затвердіння такої композиції складає близько 24 годин при кімнатній температурі. При підвищеній температурі процес затвердіння проходить швидше. 3 Дана композиція світло-жовтого кольору, густина 600-700 кг/м , температура її експлуатації в межах до 100 °C. Твердість даної композиції у порівнянні з поліуретановим еластомером більша, але показники міцності та еластичності менші. У отриманій композиції деревинне борошно зменшує свою гігроскопічність, водопоглинення і водопроникність, але знижує ударну в'язкість композиції. Також введення наповнювача веде до зниження ваги та здешевлення вихідної сировини. Результати проведених досліджень показують, що спосіб, який заявляється, забезпечує високу продуктивність процесу переробки ПЕТФ відходів. Використання отриманого поліолу для синтезу жорсткого деревиннонаповненого поліуретану є ефективним способом отримання дешевого полімерного композиційного матеріалу технічного призначення з цінними властивостями. Застосування поліолу для отримання поліефірної смоли з наступним її наповненням деревинним борошном дозволяє отримувати цінні полімерні композиційні матеріали і одночасно утилізовувати відходи деревини та ПЕТФ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Спосіб переробки поліетилентерефталатних відходів, який включає деполімеризацію відходів з двохатомним спиртом до отримання поліолу, який відрізняється тим, що як двоатомний спирт використовують пропіленгліколь, деполімеризацію здійснюють при температурі 150200 °C, мольне співвідношення відходів до пропіленгліколю 1:3, а після отримання поліолу вводять деревинний наповнювач та затверджуючий комплекс. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як затверджуючий комплекс використовують поліізоціанат. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після отримання поліолу до останнього додають малеїновий ангідрид та каталізатор для синтезу поліефірної смоли, як затверджуючий комплекс вводять стирол, перекис бензоїлу та октат кобальту. 4. Спосіб за пп. 1 - 3, який відрізняється тим, що як деревинний наповнювач використовують деревинне борошно дисперсністю 250 мкм. 3 UA 79638 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4