СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СМОЛЫ БИО-ПЭТФ Российский патент 2021 года по МПК C08G63/183 B29D22/00 B65D1/02 C08G63/84 C08G63/85 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу производства полиэтилентерефталатной смолы (ПЭТФ), произведенной из источника биомассы, при использовании соединения алюминия или соединения германия в качестве катализатора и к способу производства продукта из полимера ПЭТФ (например, бутылки из ПЭТФ), который включает переработку смолы ПЭТФ.

Уровень техники

Полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) смолы являются кристаллическими смолами, образованными главным образом из этиленгликоля и терефталевой кислоты и полученными в результате их поликонденсации, и вследствие своих превосходной обрабатываемости при формовании, теплостойкости, химической стойкости, прозрачности, механической прочности и газобарьерных свойств они используются в больших количествах в качестве материалов контейнеров для напитков, продуктов питания, косметических товаров, лекарственных препаратов, моющих средств и тому подобного (а в особенности бутылок из полимера ПЭТФ для безалкогольных напитков); однако, их в значительной степени производят из нефтяных ресурсов. В последние годы с учетом экологических проблем, таких как глобальное потепление, обусловленное выбросами диоксида углерода, и исчерпание нефтяных ресурсов, более жесткими стали ограничения, накладываемые на промышленную деятельность, имеющую отношение к окружающей среде, в связи с чем увеличивается мировая потребность в смолах ПЭТФ, произведенных из ресурсов на основе биомассы с нулевым балансом выбросов углерода (которые ниже в настоящем документе обозначаются термином «смолы био-ПЭТФ») вместо нефтяных ресурсов.

Способ производства волокон из сополимеризованного сложного полиэфира на основе политерефталевой кислоты/многокомпонентных гликолей при использовании этиленгликоля, произведенного из кукурузы уже был раскрыт, (ИПЛ 1). Однако ресурсы на основе биомассы содержат следовые примеси живых организмов, такие как белки, катионы металлов и тому подобное, в то время как их неудовлетворительные реакционная способность при полимеризации и прозрачность сделали затруднительным получение продуктов из смолы ПЭТФ, и неизвестны какие-либо успешные примеры производства смол био-ПЭТФ из по существу 100%-ных ресурсов на основе биомассы. Фактически смолы био-ПЭТФ, в настоящее время доступные на рынке, ограничиваются теми смолами, в которых приблизительно 30 мас. % этиленгликоля в качестве основного компонента производят из исходного материала, произведенного из сахарного тростника, (которые известны под наименованием «смола био-ПЭТФ 30», и существует потребность в разработке смол био-ПЭТФ, характеризующихся дополнительно увеличенной долей исходных материалов, произведенных из ресурсов на основе биомассы.

В источнике ИПЛ 2 раскрывается способ производства продукта из полимера ПЭТФ, который включает стадию получения либо одного, либо обоих компонентов, выбираемых из этиленгликоля и/или терефталевой кислоты, из материала на биооснове. Однако в процитированном документе абсолютно не упоминаются проблемы, связанные с реакционной способностью при полимеризации или прозрачностью, или относящиеся к тому, как разрешить такие проблемы при производстве смол ПЭТФ, произведенных из ресурсов на основе биомассы. Даже в случае производства продукта из полимера ПЭТФ, раскрытого в процитированном документе, при использовании исходных материалов, произведенных из ресурсов на основе биомассы, как для этиленгликоля, так и для терефталевой кислоты, в дополнение к основным компонентам моноэтиленгликолю и терефталевой кислоте для придания теплостойких свойств продуктам из полимера ПЭТФ, таким как бутылки из полимера ПЭТФ для асептического упаковывания, как сополимеризующийся компонент используют изофталевую кислоту, циклогександиметанол, диэтиленгликоль и тому подобное, т.е. невозможно говорить, что смола био-ПЭТФ произведена по существу на 100% из источника биомассы. Например, изофталевая кислота, циклогександиметанол, диэтиленгликоль и тому подобное в смоле ПЭТФ составляют только несколько мас. % (приблизительно от 0,1 до 3 мас. %), но с учетом значительных количеств смол ПЭТФ, потребляемых по всему миру, даже следовые компоненты в смолах ПЭТФ не могут быть проигнорированы. Одно возможное решение заключается в производстве сополимеризующихся компонентов, таких как изофталевая кислота, из исходных материалов, произведенных из ресурсов на основе биомассы, но это приводит к получению чрезвычайно высокой производственной себестоимости и является непрактичным.

Перечень цитирования

Источники патентной литературы

[ИПЛ 1] Публикация китайской патентной заявки № 101046007

[ИПЛ 2] Публикация японского патента № 5784510

[ИПЛ 3] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2002-249466

[ИПЛ 4] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2004-323676

[ИПЛ 5] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2006-52393

[ИПЛ 6] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2007-2239

[ИПЛ 7] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2008-266359

[ИПЛ 8] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2008-266360

[ИПЛ 9] Публикация японской нерассмотренной заявки на патент (Kokai) № 2010-235941

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые в изобретении

Одна цель изобретения заключается в предложении способа производства смол био-ПЭТФ, произведенных из по существу 100 %-ных ресурсов на основе биомассы, включающего использование максимально возможного количества исходных материалов, произведенных из ресурсов на основе биомассы с нулевым балансом выбросов углерода, вместо исходных материалов, произведенных из нефтяных ресурсов.

Пути решения проблем

В качестве результата проведения кропотливого исследования и большого количества экспериментов, направленных на разрешение описанной выше проблемы, изобретатели настоящего изобретения создали данное изобретение в ходе накопления знаний о том, что при использовании соединения алюминия или соединения германия в качестве катализатора на стадии полимеризации между этиленгликолем, произведенным из ресурсов на основе биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, возможным является производство смолы био-ПЭТФ, которая может быть использована для производства продукта из полимера ПЭТФ (в особенности бутылки из полимера ПЭТФ) без добавления изофталевой кислоты, циклогександиметанола, диэтиленгликоля и тому подобного в качестве сополимеризующегося компонента.

Настоящее изобретение заключается в нижеследующем.

[1] Способ производства смолы био-ПЭТФ, включающий стадию полимеризации этиленгликоля, произведенного из источника биомассы, совместно с терефталевой кислотой, произведенной из источника биомассы, в присутствии катализатора, содержащего соединение алюминия или соединение германия.

[2] Способ согласно [1], в котором сополимеризующийся компонент не добавляют.

[3] Способ согласно [2], в котором сополимеризующийся компонент представляет собой изофталевую кислоту, циклогександиметанол или диэтиленгликоль.

[4] Способ согласно [1], в котором соединение алюминия является органическим соединением алюминия, выбираемым из ацетата алюминия, лактата алюминия, хлорида алюминия, гидроксида алюминия, гидроксихлорида алюминия, ацетилацетоната алюминия, ацетилацетона-алюминия, оксалата алюминия, оксида алюминия или алкилалюминия, или неполными гидролизатами органического соединения алюминия или любыми их комбинациями.

[5] Способ согласно [1], в котором соединение германия представляет собой тетраоксид германия, тетраэтоксид германия, тетра-н-бутоксид германия, кристаллический диоксид германия, аморфный диоксид германия, гидроксид германия, оксалат германия, хлорид германия или фосфит германия или любые их комбинации.

[6] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором источник биомассы представляет собой сахаридный материал, выбираемый из сахарного тростника, мелассы или свеклы, крахмалистый материал, выбираемый из кукурузы, сорго, картофеля, батата, ячменя и маниока, произведенный из целлюлозного растения материал, выбираемый из отработанного щелока после варки волокнистой массы, выжимков, отходов древесины, древесных стружек, лузги, рисовой соломы, плодового волокна, скорлупы плодовых косточек или пустых фруктовых гроздей, продукт из натурального волокна или отходы его производства или любую их комбинацию.

[7] Способ согласно любому из [1]-[6], в котором стадия полимеризации этиленгликоля, произведенного из источника биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, включает производство бис(β-гидроксиэтил)терефталата (БГЭТ) и/или его олигомера в качестве промежуточного соединения в результате проведения суспензионной полимеризации этиленгликоля, произведенного из источника биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, и поликонденсации в расплаве полученного соединения БГЭТ и/или его олигомера в присутствии катализатора.

[8] Способ согласно [7], дополнительно включающий переработку смолы био-ПЭТФ, полученной в результате поликонденсации в расплаве, в гранулы и проведение их твердофазной полимеризации.

[9] Способ согласно любому из [1]-[8], в котором характеристическая вязкость (ХВ) смолы био-ПЭТФ находится в диапазоне от 0,7 до 0,85 дл/г.

[10] Способ согласно любому из [1]-[9], в котором более, чем 97 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из источника биомассы.

[11] Способ согласно [10], в котором более, чем 99 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из источника биомассы.

[12] Способ согласно [11], где более, чем 99,9 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из ресурсов на основе биомассы.

[13] Способ производства продукта из полимера ПЭТФ, включающий подачу смолы био-ПЭТФ, полученной при использовании способа согласно любому из [1]-[12], и переработку смолы био-ПЭТФ в продукт из полимера ПЭТФ.

[14] Способ согласно [13], в котором продукт из полимера ПЭТФ представляет собой бутылку из полимера ПЭТФ.

[15] Применение катализатора, содержащего соединение алюминия или соединение германия, для производства смолы био-ПЭТФ, из источника биомассы.

[16] Применение согласно [15], в котором при производстве смолы био-ПЭТФ из источника биомассы, сополимеризующийся компонент не добавляют.

[17] Применение согласно [16], в котором сополимеризующийся компонент представляет собой изофталевую кислоту, циклогександиметанол или диэтиленгликоль.

[18] Применение согласно [15], в котором соединение алюминия представляет собой органическое соединение алюминия, выбранного из ацетата алюминия, лактата алюминия, хлорида алюминия, гидроксида алюминия, гидроксихлорида алюминия, ацетилацетоната алюминия, ацетилацетона-алюминия, оксалата алюминия, оксида алюминия или алкилалюминия, или неполные гидролизаты органического соединения алюминия или любые их комбинации.

[19] Применение согласно [15], в котором соединение германия представляет собой тетраоксид германия, тетраэтоксид германия, тетра-н-бутоксид германия, кристаллический диоксид германия, аморфный диоксид германия, гидроксид германия, оксалат германия, хлорид германия или фосфит германия или любые их комбинации.

[20] Применение согласно любому из [15]-[19], в котором источник биомассы представляет собой сахаридный материал, выбранный из сахарного тростника, мелассы или свеклы, крахмалистый материал, выбранный из кукурузы, сорго, картофеля, батата, ячменя и маниока, произведенный из целлюлозного растения материал, выбранный из отработанного щелока после варки волокнистой массы, выжимков, отходов древесины, древесных стружек, лузги, рисовой соломы, плодового волокна, скорлупы плодовых косточек или пустых фруктовых гроздей, продукт из натурального волокна или отходы его производства или любую их комбинацию.

[21] Применение согласно любому из [15]-[20], в котором производство смолы био-ПЭТФ из источника биомассы, включает стадию полимеризации этиленгликоля, произведенного из ресурсов на основе биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, и стадия полимеризации этиленгликоля, произведенного из источника биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, включает суспензионную полимеризацию этиленгликоля, произведенного из источника биомассы, и терефталевой кислоты, произведенной из источника биомассы, для производства бис(β-гидроксиэтил)терефталата (БГЭТ) и/или его олигомера в качестве промежуточного соединения и поликонденсацию в расплаве получающихся в результате бис(β-гидроксиэтил)терефталата (БГЭТ) и/или его олигомера в присутствии катализатора.

[22] Применение согласно [21], в котором производство смолы био-ПЭТФ, произведенной из источника биомассы, дополнительно включает переработку смолы био-ПЭТФ, полученной в результате поликонденсации в расплаве, в гранулы и проведение их твердофазной полимеризации.

[23] Применение согласно любому из [15]-[22], в котором характеристическая вязкость (ХВ) смолы био-ПЭТФ находится в диапазоне от 0,7 до 0,85 дл/г.

[24] Применение согласно любому из [15]-[23], в котором более чем 97 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из источника биомассы.

[25] Способ согласно [24], в котором более чем 99 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из источника биомассы.

[26] Способ согласно [25], в котором более чем 99,9 мас. % компонентов смолы био-ПЭТФ произведены из источника биомассы.

Эффект от изобретения

В соответствии с изобретением предлагается смола ПЭТФ, использующая по возможности на максимальном уровне исходные материалы, произведенные из источника биомассы с нулевым балансом выбросов углерода, вместо исходных материалов, произведенных из нефтяных ресурсов. В связи с тем, что смола био-ПЭТФ, полученная в изобретении, обладает свойствами, эквивалентными соответствующим свойствам обычных смол ПЭТФ, произведенных из нефтяных ресурсов, она может быть подвергнута обработке для получения продукта из полимера ПЭТФ, такого как бутылка из полимера ПЭТФ, при использовании существующего оборудования, и она может быть введена в обработку для вторичного использования совместно с обычными смолами ПЭТФ.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 демонстрирует типичную технологическую схему производства смолы био-ПЭТФ по изобретению.

Описание вариантов осуществления

Источники биомассы в общем случае определяются как возобновляемые произведенные живыми организмами органические ресурсы, исключающие нефтяные ресурсы. Поскольку источники биомассы представляют собой органический материал, их сжигание приводит к выделению диоксида углерода, но углерод, содержащийся в них, производится из диоксида углерода, поглощенного из атмосферы в результате фотосинтеза и тому подобного в ходе роста живого организма, который представляет собой источник биомассы, и поэтому даже в случае использования источников биомассы их будут рассматривать как характеризующиеся «нулевым балансом выбросов углерода», т.к. не увеличивают количество диоксида углерода в атмосфере в полном смысле слова. Исходя из данной точки зрения, они не являются причиной глобального потепления, поскольку они не увеличивают общую концентрацию углекислого газа в атмосфере. Кроме того, при надлежащем управлении ресурсы на основе биомассы могут быть использованы без истощения в отличие от ископаемых ресурсов, таких как нефть.

На источники биомассы конкретных ограничений не накладывают, если они могут привести к получению этиленгликоля и/или терефталевой кислоты, и этими источниками могут быть отходы биомассы (например, бумага, экскременты или моча домашнего скота, пищевые отходы, строительные отходы, черный щелок, водно-грязевый отстой в бытовой канализации или кухонные отбросы) или неиспользующиеся источники биомассы (например, рисовая солома, пшеничная солома, рисовая шелуха, остатки от переработки лесного фонда, культуры с ресурсным потенциалом, кормовые культуры или крахмалоносные культуры). В частности, могут быть упомянуты продукты из натурального волокна и отходы их производства (в том числе избыточные неиспользующиеся продукты), примеры которых включают сахаридные материалы (сахарный тростник, мелассу, свеклу и тому подобное), крахмалистые материалы (кукурузу, сорго, картофель, батат, ячмень, маниок и тому подобное) и другие произведенные из целлюлозного растения материалы (отработанный щелок после варки волокнистой массы, выжимки, отходы древесины, древесные стружки, лузгу, рисовую солому, плодовое волокно, скорлупу плодовых косточек или пустые фруктовые грозди), а также продукты из натурального волокна или их отходы (в том числе неиспользующиеся продукты, такие как избыточные готовые продукты), примерами которых являются разнообразные товары или товары повседневного широкого потребления, которые включают хлопок и пеньку (такие как полотенца, носовые платки, одежда, мягкие игрушки и занавески).

Этиленгликоль, произведенный из источников биомассы, и терефталевая кислота, произведенная из источников биомассы, которые должны использоваться в качестве исходных материалов для смолы био-ПЭТФ, могут быть произведены при использовании известных способов, таких как каталитическое быстрое термическое разложение, жидкофазный риформинг, химическая конверсия на основе катализатора, кислотный гидролиз, ферментативный гидролиз, микробиологическое разложение, ферментативная конверсия, бактериальное разложение или гидрообработка. Например, этиленгликоль, произведенный из источников биомассы, может быть получен, например, в результате ферментации источника биомассы для извлечения биоэтанола, превращения полученного биоэтанола в этилен и дальнейшего его превращения в этиленгликоль при использовании этиленоксида. Терефталевая кислота, произведенная из источников биомассы, может быть получена, например, в результате каталитического быстрого термического разложения биомассы для производства ксилола со следующим далее разделением и очисткой и изомеризационной обработкой для получения пара-ксилола и реакцией жидкофазного окисления пара-ксилола.

Этиленгликоль, произведенный из источников биомассы, и терефталевую кислоту, произведенную из источников биомассы, полимеризуют в присутствии катализатора, содержащего соединение алюминия или соединение германия, для производства смолы био-ПЭТФ.

В обычных способах производства смол ПЭТФ использующийся катализатор представляет собой соединение сурьмы, такое как триоксид сурьмы, которое является недорогим и демонстрирует превосходную каталитическую активность, или соединение титана, которое характеризуется превосходными безопасностью и реакционной способностью. Однако в случае использования соединений сурьмы или соединений титана их следует во время полимеризации добавлять в больших количествах, и поэтому остаточные уровни их содержания в смоле ПЭТФ возрастают, и скорость кристаллизации является повышенной. В результате прозрачность ухудшается, и физические свойства, необходимые при использовании в качестве бутылок, (например, теплостойкость и стойкость к воздействию давления) больше уже не являются подходящими. В связи с этим становится необходимым добавление сополимеризующегося компонента, такого как изофталевая кислота, циклогександиметанол или диэтиленгликоль, в качестве компонента, который подавляет избыточную кристаллизацию, в дополнение к основным полимеризующимся компонентам в виде моноэтиленгликоля и терефталевой кислоты. Несмотря на то, что сополимеризующийся компонент, такой как изофталевая кислота, циклогександиметанол или диэтиленгликоль присутствует, в смоле ПЭТФ в количестве нескольких мас. % (приблизительно от 0,1 до 3 мас. %), с учетом значительных количеств смол ПЭТФ, которые потребляются по всему миру, очевидно, что значительный вклад в улучшение состояния окружающей среды на земле был бы внесен, если можно было бы избежать использования исходных материалов, произведенных из нефтяных ресурсов, даже для таких следовых компонентов. В данном случае изобретатели настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что можно избежать добавления сополимеризующегося компонента, такого как изофталевая кислота, циклогександиметанол или диэтиленгликоль, при производстве смол био-ПЭТФ при применении в качестве катализатора соединения алюминия или соединения германия, при этом такие катализаторы демонстрируют относительно высокую каталитическую активность. При производстве смол ПЭТФ с использованием исходных материалов, произведенных из нефтяных ресурсов, применение соединений алюминия и соединений германия в качестве катализаторов полимеризации для получения сложного полиэфира было известно (ИПЛ от 3 до 9). Однако попытка производства смолы био-ПЭТФ, произведенной по существу на 100% из источника биомассы, с применением такого катализатора, в отсутствии добавления сополимеризующегося компонента, такого как изофталевая кислота, циклогександиметанол или диэтиленгликоль, не предпринималась. Кроме того, как это было продемонстрировано, в случае использования в качестве катализатора соединения алюминия или соединения германия будет увеличиваться прозрачность или сохранение характеристической вязкости (ХВ) смолы ПЭТФ по сравнению с использованием другого катализатора, такого как соединение сурьмы или соединение титана. Такие свойства являются также выгодными для переработки в продукты из полимера ПЭТФ или обработки для их вторичного использования в качестве продуктов из полимера ПЭТФ.

Примеры соединений алюминия, используемых для изобретения, включают органические соединения алюминия, такие как ацетат алюминия, лактат алюминия, хлорид алюминия, гидроксид алюминия, гидроксихлорид алюминия, ацетилацетонат алюминия, ацетилацетон-алюминий, оксалат алюминия, оксид алюминия или алкилалюминий, или неполные гидролизаты вышеупомянутых соединений, однако не ограничиваются только этими соединениями. Соединение алюминия может быть использовано в таком количестве, чтобы уровень содержания алюминия в виде атомов в смоле находился бы в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 50 ч./млн., предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 40 ч./млн., а в наиболее оптимальном случае от приблизительно 10 до приблизительно 20 ч./млн.

Соединением германия, использующимся для изобретения, может быть соединение, такое как тетраоксид германия, тетраэтоксид германия, тетра-н-бутоксид германия, кристаллический диоксид германия, аморфный диоксид германия, гидроксид германия, оксалат германия, хлорид германия или фосфит германия, однако без ограничения их только этими соединениями. Соединение германия может быть использовано в таком количестве, чтобы уровень содержания германия в виде атомов в смоле находился бы в диапазоне от приблизительно от 1 ч./млн. до 100 ч./млн.

Стадия полимеризации для получения смолы био-ПЭТФ может представлять собой любую из широко известных стадий, но она включает, как это продемонстрировано на фиг. 1, например, суспензионную полимеризацию этиленгликоля (жидкого), произведенного из источника биомассы, и терефталевой кислоты (порошкообразной), произведенной из источника биомассы, для получения бис(β-гидроксиэтил)терефталата (БГЭТ) и/или его олигомера в качестве промежуточного соединения с последующей реакцией дегидратации в высоком вакууме при температуре в диапазоне приблизительно от 270 до 300°С в присутствии катализатора, содержащего соединение алюминия или соединение германия, для поликонденсации в расплаве полученного соединения БГЭТ. Катализатор, содержащий соединение алюминия или соединение германия, может быть добавлен в реакционную систему на любом этапе реакции полимеризации. Такой катализатор может быть добавлен в реакционную систему на любом этапе, например, до начала этерификации или переэтерификации или на любом этапе во время реакции или непосредственно перед началом поликонденсации или на любом этапе во время поликонденсации. Однако, катализатор предпочтительно добавляют непосредственно перед началом поликонденсации. На способ добавления катализатора конкретных ограничений не накладывают. Катализатор может быть добавлен в форме порошка или в беспримесном состоянии, либо в форме взвеси или раствора с растворителем, таким как этиленгликоль, произведенный из источника биомассы. Поликонденсация в расплаве может быть проведена в реакторе периодического действия или реакторе непрерывного действия. Поликонденсация в расплаве может быть проведена в одну ступень или в несколько ступеней.

В качестве стабилизатора для предотвращения пожелтения также может быть добавлено соединение фосфора. Примеры соединения фосфора включают фосфорную кислоту, сложные эфиры фосфорной кислоты, соединения типа фосфоновой кислоты, соединения типа фосфиновой кислоты, соединения типа фосфиноксида, соединения типа фосфонистой кислоты, соединения типа гипофосфиновой кислоты, и соединения типа фосфина. Соединение фосфора и вышеупомянутый катализатор могут быть добавлены одновременно или раздельно.

Смола био-ПЭТФ, полученная в результате поликонденсации в расплаве, может быть экструдирована и переработана в гранулы при использовании гранулятора для получения прозрачных гранул.

В тех случаях, когда требуется низкое содержание ацетальдегида или низкое содержание циклического триммера, например для использования в бутылках для напитков, а в особенности для термостойких выдувных контейнеров для напитков с мягким вкусом или минеральной воды, сложный полиэфир, полученный в результате поликонденсации в расплаве, подвергают твердофазной полимеризации. Подобно поликонденсации в расплаве твердофазная полимеризация может быть проведена в устройстве периодического действия или устройстве непрерывного действия. Стадия твердофазной полимеризации и стадия поликонденсации в расплаве могут быть проведены непрерывно или раздельно. Гранулы нагревают в течение предписанного периода времени при температуре в диапазоне от 100 до 210°С в инертном газе или при пониженном давлении, либо в парах воды или в атмосфере инертного газа, содержащего пары воды, для предварительной кристаллизации (белые гранулы: в целях предотвращения сплавления между гранулами во время твердофазной полимеризации). Затем в течение предписанного периода времени проводят твердофазную полимеризацию при температуре в диапазоне от 190 до 230°С в атмосфере инертного газа или при пониженном давлении.

Проведение твердофазной полимеризации может приводить к полимеризации между молекулами смолы ПЭТФ и увеличивать прочность смолы. Проведение твердофазной полимеризации также может привести к уменьшению количества примесей, таких как ацетальдегид или циклические олигомеры, присутствующие в исходных материалах смолы.

Таким образом, возможным является получение смолы био-ПЭТФ, произведенной по существу на 100% из источников биомассы без добавления сополимеризующегося компонента, такого как изофталевая кислота, циклогександиметанол или диэтиленгликоль. Указание «произведенный из по существу на 100% из источников биомассы» обозначает, что из источников биомассы производят более, чем 97 мас. %, предпочтительно более, чем 98 мас. %, более предпочтительно более, чем 99 мас. %, а в оптимальном случае 99,9 мас. %, компонентов полученной смолы био-ПЭТФ. Помимо этого, полученная смола био-ПЭТФ характеризуется превосходными прозрачностью и сохранением характеристической вязкости (ХВ) и очень хорошо подходит для использования в качестве материала для продукта из полимера ПЭТФ, такого как бутылка из полимера ПЭТФ.

В результате переработки смолы био-ПЭТФ в продукт из полимера ПЭТФ с использованием известного способа возможным является производство продукта из полимера ПЭТФ с повышенной эффективностью. Такие продукты из полимера ПЭТФ включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: контейнеры для напитков, продуктов питания, косметических товаров, лекарственных препаратов, моющих средств и тому подобного (а в особенности бутылки из полимера ПЭТФ для безалкогольных напитков), а также фотографические пленки, кассетные магнитные ленты и волокна для тканей для одежды, такие как флис. Примеры бутылок из полимера ПЭТФ для безалкогольных напитков включают термостойкие бутылки из полимера ПЭТФ, бутылки из полимера ПЭТФ для асептического упаковывания, стойкие к воздействию давления бутылки из полимера ПЭТФ и термостойкие/стойкие к воздействию давления бутылки из полимера ПЭТФ.

Настоящее изобретение относится к способу производства бутылки из смолы био-ПЭТФ. Данный способ включает стадии полимеризации этиленгликоля совместно с терефталевой кислотой в присутствии катализатора и переработки смолы био-ПЭТФ в бутылку из смолы био-ПЭТФ, причем на стадии сополимеризации сополимеризующийся компонент не добавляют. Этиленгликоль и терефталевая кислота получены из источника биомассы. Катализатор содержит соединение алюминия или соединение германия. Сополимеризующийся компонент представляет собой изофталевую кислоту, циклогександиметанол или диэтиленгликоль. Технический результат – предложение способа производства смол био-ПЭТФ, произведенных из по существу 100%-ных ресурсов на основе биомассы, включающего использование максимально возможного количества исходных материалов, произведенных из ресурсов на основе биомассы с нулевым балансом выбросов углерода, вместо исходных материалов, произведенных из нефтяных ресурсов. 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ производства бутылки из смолы био-ПЭТФ, включающий стадии полимеризации этиленгликоля, полученного из источника биомассы, совместно с терефталевой кислотой, полученной из источника биомассы, в присутствии катализатора, содержащего соединение алюминия или соединение германия для получения смолы био-ПЭТФ, и переработки смолы био-ПЭТФ в бутылку из смолы био-ПЭТФ, причем на стадии сополимеризации сополимеризующийся компонент, представляющий собой изофталевую кислоту, циклогександиметанол или диэтиленгликоль, не добавляют.

2. Способ по п. 1, в котором соединение алюминия представляет собой органическое соединение алюминия, которое выбирают из ацетата алюминия, лактата алюминия, хлорида алюминия, гидроксида алюминия, гидроксихлорида алюминия, ацетилацетоната алюминия, ацетилацетона алюминия, оксалата алюминия, оксида алюминия или алкилалюминия, или неполные гидролизаты органического соединения алюминия, или любые их комбинации.

3. Способ по п. 1, в котором соединение германия представляет собой тетраоксид германия, тетраэтоксид германия, тетра-н-бутоксид германия, кристаллический диоксид германия, аморфный диоксид германия, гидроксид германия, оксалат германия, хлорид германия, или фосфит германия, или любые их комбинации.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором источник биомассы представляет собой сахаридный материал, который выбирают из сахарного тростника, мелассы или свеклы, крахмалистый материал, который выбирают из кукурузы, сорго, картофеля, батата, ячменя и маниока, полученный из целлюлозного растения материал, который выбирают из отработанного щелока после варки волокнистой массы, выжимок, отходов древесины, древесных стружек, лузги, рисовой соломы, плодового волокна, скорлупы плодовых косточек или пустых фруктовых гроздей, продукт из натурального волокна, или отходы его производства, или любую их комбинацию.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором стадия полимеризации этиленгликоля, полученного из источника биомассы, и терефталевой кислоты, полученной из источника биомассы, включает производство бис(β-гидроксиэтил)терефталата (БГЭТ) и/или его олигомера в качестве промежуточного соединения в результате проведения суспензионной полимеризации этиленгликоля, полученного из биомассы, и терефталевой кислоты, полученной из биомассы, и поликонденсации в расплаве полученного соединения БГЭТ и/или его олигомера в присутствии катализатора.

6. Способ по п. 5, дополнительно включающий переработку смолы био-ПЭТФ, полученной в результате поликонденсации в расплаве, в гранулы и проведение их твердофазной полимеризации.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором характеристическая вязкость (ХВ) смолы био-ПЭТФ находится в диапазоне от 0,7 до 0,85 дл/г.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором более чем 97 мас.% компонентов смолы био-ПЭТФ получены из источника биомассы.

9. Способ по п. 8, в котором более чем 99 мас.% компонентов смолы био-ПЭТФ получены из источника биомассы.

10. Способ по п. 9, в котором более чем 99,9 мас.% компонентов смолы био-ПЭТФ получены из источника биомассы.