專利名稱：一種利用酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6回收ε -己內酰胺的方法。屬于高分子聚合物回收應用技術領域。
背景技術：
尼龍6是一種熱塑性高分子樹脂，是一類重要的工程塑料，具有良好的耐磨性、耐溶劑性，潤滑性等，廣泛應用于人們的生產及生活的各個領域。隨著人類經濟和技術的發展，全球進入了快速消費的時代，目前全世界每年產生的固體廢物達3 4億噸，給環境造成了嚴重危害，并且威脅著人類的生存。由于對尼龍6消費需求的增長，隨之產生的尼龍 6固體廢棄物處理問題也日益嚴峻。早期采用的填埋處理方式不僅浪費了可再生利用的資源，又占用了大量的土地，且容易污染地下水資源。而能量回收方式則容易生成有毒氣體， 引起二次污染。目前，常用的尼龍回收方式是機械回收。機械回收是通過粉碎、熔融、擠壓注塑制成新的尼龍制品，但是新產品的性能和品質都達不到原產品的要求，而且此種方式并沒有從根本上解決固體廢棄物堆積的問題。因此，最終還是需要進行能量回收或化學回收。 化學回收又稱為三級回收，是一種比較徹底的回收方式，完全達到了原子經濟性的原則，具有廣泛的應用前景。化學回收主要有酸堿解聚工藝、高壓蒸汽水解、氨解工藝和真空解聚工藝，其目的都是將尼龍主鏈中的酰胺鍵打斷使之生成單體。
目前，國內外已經對尼龍6降解做了較多的研究。JP50131979和JP551002公開了尼龍6裂解制備己內酰胺的方法，但是此法是在減壓及酸存在下進行的，能耗大，且腐蝕設備，對于經濟應用來說是不能令人滿意的。US-A-5359062描述了用氫氧化鈉解聚尼龍6 的方法。同樣此法需要在2-5ΜΙ^壓力下，而且轉化率并不能滿足工業需要。US-A-3182055 公開了使用磷酸解聚尼龍6，但是這條路線容易形成磷酸鹽廢料，增加生產負擔。因此，研究并開發出環境友好的新型可回收重復使用的室溫離子液體作為反應介質和催化劑來催化尼龍水解、醇解并回收利用水解、醇解產物具有非常可觀的應用前景。發明內容
本發明要解決的技術問題是針對目前廢舊尼龍6的回收再利用的過程較繁瑣， 生產成本較高，產物回收率較低等問題，提供一種利用酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6 回收ε -己內酰胺的方法，此方法工藝過程簡單，節省時間，提高生產效率，制備條件溫和， 減少了設備腐蝕，而且離子液體可以回收再利用，降低了生產成本。
本發明解決其技術問題的技術方案是
a.將廢舊尼龍6顆粒放入一定量的酸性離子液體中，以酸性離子液體為溶劑溶解廢舊尼龍6，攪拌加熱至120-180°C，溶解時間0. 5-池。整個溶解過程在高溫高壓反應釜中進行。
b.上述反應結束后，加入一定量的水，繼續攪拌，溫度控制在110-160°C，反應2-8h0
c.采用有機溶劑乙醚進行萃取，萃取三次后合并萃取液。旋轉蒸發出溶劑，得到白色的ε_己內酰胺固體。然后進行水洗，真空干燥脫水，得到純度較高的ε_己內酰胺固體。
d.所述的酸性離子液體為N-甲基咪唑硫酸氫鹽，1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氫鹽， 1-甲基-3-丙基咪唑硫酸氫鹽，1-甲基-3- 丁基咪唑硫酸氫鹽。
本發明與現有技術相比具有以下優點和效益
1、本發明所用的酸性離子液體與傳統的無機酸相比，催化活性高，熱穩定性好，可以回收重復使用，大大減少生產成本。
2、本發明的工藝路線簡單，副反應少，反應速率快，且生產過程安全，對環境基本無污染，是一種環境友好的綠色工藝。
3、本發明有效的克服了傳統催化劑的二次污染、后處理困難等缺點。
具體實施方式
本發明用以下實施例說明，但本發明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的前提下，變化實施都包含在本發明的技術范圍內。
實施例1
在頂部帶有冷凝回流裝置的高壓反應釜中按質量比1 5加入廢舊尼龍6和酸性離子液體N-甲基咪唑硫酸氫鹽，然后升溫加熱至140°C，反應時間2h，反應結束后冷卻至 120°C，加入一定量的水，繼續反應，Mi后反應結束。然后用有機溶劑乙醚按照體積比2 1 對液體產物進行萃取三次。合并萃取液。50°C減壓旋蒸出萃取劑，萃取劑可回收重新使用。 得到白色固體ε-己內酰胺。用去離子水清洗固體，然后60°C旋蒸除水，70°C真空干燥。得到白色固體ε-己內酰胺。ε-己內酰胺的產率為80. 25%。
實施例2
在頂部帶有冷凝回流裝置的高壓反應釜中按質量比1 10加入廢舊尼龍6和酸性離子液體1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽，然后升溫加熱至160°C，反應時間lh，反應結束后冷卻至150°C，加入一定量的水，繼續反應，證后反應結束。然后用有機溶劑乙醚按照體積比2 1對液體產物進行萃取三次。合并萃取液。40°C減壓旋蒸出萃取劑，萃取劑可回收重新使用。得到白色固體ε-己內酰胺。用去離子水清洗固體，然后60°C旋蒸除水，65°C 真空干燥。得到白色固體ε-己內酰胺。ε-己內酰胺的產率為84. 87%。
實施例3
在頂部帶有冷凝回流裝置的高壓反應釜中按質量比1 15加入廢舊尼龍6和酸性離子液體1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氫鹽，然后升溫加熱至180°C，反應時間2h，反應結束后冷卻至140°C，加入一定量的水，繼續反應，Mi后反應結束。然后用有機溶劑乙醚按照體積比2 1對液體產物進行萃取三次。合并萃取液。50°C減壓旋蒸出萃取劑，萃取劑可回收重新使用。得到白色固體ε-己內酰胺。用去離子水清洗固體，然后55°C旋蒸除水，70°C 真空干燥。得到白色固體ε-己內酰胺。ε-己內酰胺的產率為84. 23%。
實施例4
在頂部帶有冷凝回流裝置的高壓反應釜中按質量比1 20加入廢舊尼龍6和酸性離子液體1-甲基-3-丙基咪唑硫酸氫鹽，然后升溫加熱至150°C，反應時間2h，反應結束后冷卻至110°C，加入一定量的水，繼續反應，他后反應結束。然后用有機溶劑乙醚按照體積比2 1對液體產物進行萃取三次。合并萃取液。50°C減壓旋蒸出萃取劑，萃取劑可回收重新使用。得到白色固體ε-己內酰胺。用去離子水清洗固體，然后60°C旋蒸除水，70°C 真空干燥。得到白色固體ε-己內酰胺。ε-己內酰胺的產率為83. 79%。
實施例5
在頂部帶有冷凝回流裝置的高壓反應釜中按質量比1 30加入廢舊尼龍6和酸性離子液體1-甲基-3- 丁基咪唑硫酸氫鹽，然后升溫加熱至180°C，反應時間2h，反應結束后冷卻至120°C，加入一定量的水，繼續反應，證后反應結束。然后用有機溶劑乙醚按照體積比2 1對液體產物進行萃取三次。合并萃取液。50°C減壓旋蒸出萃取劑，萃取劑可回收重新使用。得到白色固體ε-己內酰胺。用去離子水清洗固體，然后60°C旋蒸除水，80°C 真空干燥。得到白色固體ε-己內酰胺。ε-己內酰胺的產率為81. 57%。
權利要求
1.一種利用酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將廢舊尼龍顆粒加入至酸性離子液體中加熱溶解；溶解完全后，加入去離子水，繼續加熱，進行水解反應；水解完全后用有機溶劑萃取，減壓旋轉蒸餾出萃取劑，得到白色固體ε-己內酰胺粗產物，然后用去離子水清洗粗產物，然后減壓旋蒸除水， 真空干燥，得到白色固體ε-己內酰胺。
2.根據權利要求1所述的一種利用子離子液體催化廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于廢舊尼龍6和酸性離子液體的質量比為1 5-1 30，油浴加熱溫度控制為100_180°C，溶解時間0. 5_3h，整個溶解過程在高壓反應釜中進行。
3.根據權利要求1所述的一種利用子離子液體催化廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于水解反應溫度控制為110-160°C，反應時間控制為2-他。
4.根據權利要求1所述的一種利用子離子液體催化廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于有機溶劑萃取劑為乙醚，液體產物和萃取劑體積比1 2-1 10，萃取次數為3-30次，減壓旋蒸萃取劑溫度控制為30-50°C。
5.根據權利要求1所述的一種利用子離子液體催化廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于減壓旋蒸除水溫度控制為45-70°C，真空干燥溫度控制為60-80°C。
6.根據權利要求1所述的一種利用子離子液體催化廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，其特征在于酸性離子液體為N-甲基咪唑硫酸氫鹽，1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氫鹽， 1-甲基-3-丙基咪唑硫酸氫鹽，1-甲基-3- 丁基咪唑硫酸氫鹽。
全文摘要
本發明提供一種利用酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6回收ε-己內酰胺的方法，包括(a)無水條件下，在100-180℃使用酸性離子液體溶解廢舊尼龍6；(b)水為介質條件下，使用同種酸性離子液體催化水解廢舊尼龍6，從而獲得水解粗產物。本發明工藝簡單，副產物少，設備腐蝕小，生產過程安全，酸性離子液體可回收重復使用，減少成本，有利于環境保護。
文檔編號C07D223/10GK102503890SQ201110382400
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者夏曉莉, 季文艷, 宋啟霞, 王海軍, 許冰冰 申請人:江南大學