聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名为Polythylene Terephthalate (PET) 是一种最常见和应用最广泛的热塑性聚酯塑料，化学式为(C10H8O4)n，由对苯二甲酸与乙二醇缩聚反应制得的半结晶热塑性聚酯，密度为1.38 g/cm3，熔融温度为255~265℃，颜色为乳白色或浅黄色，表面平滑有光泽。
PET因其具有透明度高、重量轻、机械稳定、经济耐用和无毒等特性，广泛应用于饮料瓶、塑料薄膜、食品包装、合成纤维和绝缘材料等，成为全球五大工程塑料之一。2023年全球PET的年产量估计在8000万至8500万吨之间，占聚酯产能的60%以上。这一数据涵盖所有应用领域，包括纺织纤维(约60%)和包装材料(如饮料瓶、薄膜等，约30%)。（数据来源：综合Statista、lHS Markit及行业协会报告）。
然而，PET 给人类生活带来便利的同时，由于其生产量大、使用周期短、化学结构稳定，在自然界中难以降解，大部分被倒入海洋或埋入土地，大量废弃PET造成的环境污染问题日益突出。
尽管废弃PET的降解引起了全球越来越多的关注，但大多数国家的废弃PET回收率不到30%。因此，将废弃PET升级化学回收制备高附加值化学品具有重要意义。
NO.1 PET的高价值回收路径
PET的高价值回收方法旨在通过技术手段将废旧PET转化为高附加值产品或原料，提高资源利用率并减少环境污染。常见的废弃PET的高价值回收方法如下：
1. 化学回收（解聚-再聚合/共聚酯）
★ 解聚-再聚合
通过化学方法将PET分解为单体、酯化物，再重新合成高纯度PET，实现闭环回收利用。其核心在于获得性能与原生PET相当甚至更优的rPET，同时还需兼顾成本控制与环境保护。
- 水解：在高温高压或酸性/碱性条件下，将PET分解为对苯二甲酸（TPA）和乙二醇（EG）。需要高纯度分离技术，产物可直接用于生产新PET。
- 醇解/糖酵解：使用乙二醇或甲醇等醇类解聚PET，生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）或双（2-羟乙基）对苯二甲酸酯（BHET）。DMT和BHET可直接用于生产新PET或聚酯纤维。
- 优势：产物纯度高，适合闭环循环，尤其适合医疗、食品包装等高端领域。
★ 低聚物-共聚酯技术
在PET降解体系中，引入不同的聚酯单体或聚合物组分，可精确调控共聚物链结构，从而制得高值的共聚酯，例如生物可降解共聚酯。
这种方法是，PET 经控制解聚成低分子量预聚物时，再与单体或其他聚合物组分共聚，这不仅能缩短PET降解周期、降低耗能，而且可利用功能性单体对共聚酯进行改性，赋予了共聚酯更多性能。
2. 物理回收升级（机械回收优化）
通过改进传统机械回收工艺，提升再生PET（rPET）性能，扩展其应用场景。
- 超净回收技术：采用多层清洗、深度脱色、熔体过滤等技术，去除杂质和污染物，生产高纯度rPET颗粒，可用于食品接触材料。
- 改性增强：通过添加相容剂、纳米填料或共混其他聚合物（如PC、PLA），改善rPET的力学性能，用于汽车部件、电子外壳等高强度产品。
3. 生物回收（酶解法）
利用工程酶或微生物降解PET为单体，实现绿色循环。
- 酶催化解聚：如使用角质酶（如源自Ideonella sakaiensis的PETase和MHETase），将PET分解为TPA和EG。近年通过蛋白质工程提高了酶的效率和稳定性。
- 微生物发酵：某些细菌或真菌可代谢PET单体，生成高价值化学品（如PHA生物塑料）。
- 优势：低温常压反应，能耗低，环境友好，适合未来规模化应用。
4. 转化为高附加值材料
将PET转化为非传统聚合物产品，突破原有应用限制。
- 碳材料制备：高温碳化PET废料制成多孔碳材料，用于超级电容器、锂电池电极、吸附净化或催化剂载体。
- 纳米纤维/复合材料：通过静电纺丝将rPET加工成纳米纤维，用于过滤膜、医用敷料或增强复合材料。
- 3D打印耗材：将rPET加工为高精度线材，拓展至定制化制造领域。
5. 闭环回收系统
与品牌商合作建立定向回收链，确保高品质再生料回流至高端产品。
- 案例：服装行业回收PET瓶制成再生聚酯纤维（如Patagonia的再生涤纶），或饮料公司（如可口可乐）的“瓶到瓶”循环。
- 技术支撑：区块链追踪、智能分拣（如近红外光谱分选）确保原料纯度。
以上PET的高值回收技术中，化学解聚回收是目前最重要的废弃PET的高值回用的路线。
化学解聚技术，这是一种利用亲核试剂与催化剂，将PET分解成低聚物或单体的方法。在反应过程中，PET的羰基碳原子易受试剂攻击，导致主链断链，从而将聚酯大分子解聚为低聚物和小分子单体，这些产物可进一步用于合成再生PET（rPET）或其它材料。
美国DuPont、Goodyear、德国Hoechst 等已实现糖酵解和醇解的工业化生产，例如DuPont公司的LuxCR工艺，将PET薄片解聚成单体，再聚合形成rPET，再转化为双向拉伸PET薄膜。
NO.2 PET的化学解聚方法
常见的PET化学解聚方法包括传统化学解聚法：水解法﹑醇解法﹑糖解法、胺解法和氢解法等，以及PET新型化学解聚方法：微波技术解聚法、超临界流体解聚法、离子液体解聚法、酶催化解聚法等。
1. 水解法
水解法回收PET是在一定条件下，废旧PET被水解为对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)两种单体。根据不同的酸碱介质分类，水解法可以分为3种：酸性水解、中性水解、碱性水解。PET水解反应式如图1。
酸性水解：溶剂一般为强酸，如浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等无机酸，在85~90℃下反应,水解产物为EG、TPA的钠盐及其他杂质，反应结束后需要加入冷水和NaOH对反应溶液进行稀释，调整pH值。
中性水解：一般以水为溶剂，在中性条件下用水或水蒸气直接让PET水解，反应温度和压力分别为200~300℃、1~4 MPa，TPA的产率可以高达95%。
碱性水解：溶剂一般是浓度为4~20%的NaOH或KOH的水溶液，产物是乙二醇和对苯二甲酸钠或对苯二甲酸钾，通过酸化得到对苯二甲酸，反应温度和压力分别为90~250℃、1.4~2 MPa。通过方法改进，PET的解聚率可以高达97%。
图1. PET水解反应式
2. 醇解法
PET的醇解技术相对比较成熟，PET在一定条件下与一元醇发生解聚反应，大多数醇解是以甲醇为溶剂通过酯交换进行解聚，其他一元醇的报道较少。用甲醇作为溶剂，在高温(180~280℃)和高压(2.0~4.0MPa)下，可以破坏PET的酯键，使PET发生解聚，反应产物为对苯二甲酸二甲二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)，，其反应式如图2。DMT和EG可重新用于生产PET、增塑剂、表面活性剂等。
其缺点是醇解得到的混合反应产物的分离、精制成本较高。另外近些年PET的生产工艺逐渐从以DMT为原料转变为以TPA为原料，这也影响了醇解法回收废旧PET的工业应用。
图2. PET甲醇醇解反应式
3. 糖解法
糖解法又被叫做二元醇醇解法，常用EG、甘醇和丙二醇等,其中EG的应用最为广泛。主要产物为对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)和乙二醇(EG)，其反应式如图3，其中BHET可重新用于生产PET。糖解与甲醇醇解类似，也是通过酯交换解聚，PET糖解温度一般在180~250℃，反应时间为8~10 h，常用的催化剂为醋酸盐、金属氧化物、有机催化剂、和离子液体(IL)等。
糖解法的优点是可以轻松地集成到常规PET生产中，把糖解产物BHET作为生产PET的原料。目前，商业应用较多的是日本帝人公司开发的复合糖解法，他们把EG糖解和甲醇酯交换联合应用在废旧PET的回收循环利用中，取得了较好的商业化效果。
图3. PET 乙二醇糖解反应式
4. 胺/氨解法
PET 胺解是指PET和不同种类的胺，发生胺解反应生成对应的苯酰胺。胺解的原理是利用胺基的亲核性攻击PET链上的酯键，从而使PET解聚。常见的胺解试剂为乙胺，乙醇胺，乙二胺和甲胺。大多数研究者以乙醇胺(EA)为溶剂，产物为双(2-羟乙基)对苯二甲酸二酰胺(BHETA)、乙二醇和水，BHETA 可以用于聚氨酯的合成。PET胺解的反应条件较为温和，常用的催化剂有醋酸钠、醋酸、硫酸钠和碳酸钠等。
PET的胺解通常采用伯胺水溶液作为分解剂，反应温度为20~100℃。PET的氨解反应一般使用无水氨作为分解剂，在乙二醇的环境中，反应温度120~180℃，反应压力2MPa，反应时间为1~7 h。
胺解是PET与乙二胺（EDA ）、乙醇胺、二乙 烯三胺（DETA）等伯胺溶液发生的化学反应，产 物为PTA和EG的二胺物质。该反应中有机胺与 PET的酯键发生亲核反应，使聚合物链断裂。
氨解以PET与氨水反应，形成胺类功能单体或对苯二甲酸二酰胺系列物质（TPD化合物），反应比胺解慢。
NO.3 PET的解聚辅助方法
为提高PET解聚的反应效率，简化解聚过程，目前的改进方法主要集中在引入微波技术、超临界流体、离子液体、酶催化等辅助措施，或采用改进催化体系上。
光驱动解聚法
利用光照和廉价的CdS/CdOx催化剂，在常温常压下，可以让PET进行光重整，制备得到氢气和TPA。光驱动分解PET技术不仅能够应对PET污染的挑战，还可以实现氢气的可再生制备。该技术目前还停留在实验室研究阶段。
微波辅助解聚法
微波辅助解聚是通过微波作用，在产生大量热能的同时，活化极性键，使反应活化能降低，从而使解聚反应更容易发生。采用微波加热辅助措施可显著缩短PET解聚反应时间，提高反应效率，减少副反应产物。
超临界流体解聚法
传统的水解和醇解需要使用大量的无机酸碱催化剂，存在三废处理量大和设备腐蚀严重的问题。当流体压力和温度超过临界点时即为超临界流体，它的特点在于兼具接近液体的密度和接近气体的黏度，有良好的溶解性和流动性，利于反应进行。将超临界流体应用于PET降解，具有反应速度快、无需催化剂、解聚产品纯度高的优点，不足在于反应条件苛刻，难以实现连续生产。
离子液体化学解聚法
离子液体因为性质可调控、热稳定性好的特点，作为一类环境友好的催化剂被广泛用于各种化学反应。离子液体用于PET化学解聚反应时，具有条件温和、反应速率快的优点，但离子液体价格昂贵，需完善对离子液体催化机理研究。
NO.4 高值回收的挑战与前景
- 成本：化学回收和生物回收的工业化成本仍需降低。
- 技术整合：需结合物理、化学和生物方法，形成协同效应。
- 市场端推动：品牌商承诺使用再生材料（如欧盟强制要求2030年PET瓶含30%再生料）将加速技术落地。
来源： 《先进功能材料》