聚對苯二甲酸丁二醇酯在亞臨界酸性水溶液和超-亞臨界乙醇中的解聚研究.pdf

1、將超臨界流體技術(shù)應(yīng)用到廢棄塑料的回收處理,以廉價(jià)易得、對環(huán)境友好的水和乙醇作為溶劑,研究了聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在亞臨界酸性水溶液和超/亞臨界乙醇中的解聚反應(yīng),對廢棄塑料資源化利用具有重大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文在間歇式高壓反應(yīng)釜里開展PBT在亞臨界酸性水溶液和超/亞臨界乙醇中的解聚研究,考察反應(yīng)條件對PBT解聚率、目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。采用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、氣-質(zhì)聯(lián)譜(GC-MS)、氣相色譜(GC)

2、、高效液相色譜(HPLC)和液-質(zhì)聯(lián)譜(LC-MS)對解聚產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析。根據(jù)對解聚產(chǎn)物的分析,分別提出了PBT在亞臨界酸性水溶液和超/亞臨界乙醇中的解聚機(jī)理。提出如下結(jié)論:
　　 在反應(yīng)溫度220～280℃、壓力2.2～6.4 MPa、反應(yīng)時(shí)間10～50min、投料比8.0(24.0g H2O/3.0g PBT)和催化劑醋酸銅的投加量0.01～0.07g的條件下,考察了亞臨界水中PBT的催化解聚情況。結(jié)果表明:醋酸銅的存

3、在對于PBT在亞臨界水中的解聚具有明顯促進(jìn)作用。在實(shí)驗(yàn)取值范圍內(nèi),醋酸銅的較佳投加量為0.03g/3.0g PBT。PBT解聚的主產(chǎn)物為對苯二甲酸(TPA)和四氫呋喃(THF),產(chǎn)物中并未檢測出1,4-丁二醇,與相關(guān)文獻(xiàn)的研究結(jié)果不同。在反應(yīng)溫度250℃,反應(yīng)時(shí)間50min,0.03g醋酸銅條件下,PBT可完全解聚,主產(chǎn)物TPA和THF產(chǎn)率分別為99.3％和83.1％。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),得出催化解聚反應(yīng)級數(shù)為一級,反應(yīng)活化能為141.6

4、 kJ·mol-1。
　　 在反應(yīng)溫度200～280℃、壓力3.1～9.4MPa、反應(yīng)時(shí)間5～60min、投料比(EtOH/PBT)4.0～12.0的條件下,研究了在超/亞臨界乙醇中PBT的解聚反應(yīng)。結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)取值范圍內(nèi),較佳投料比為10.0(20.0g EtOH/2.0g PBT)。PBT在乙醇中的解聚主產(chǎn)物為對苯二甲酸二乙酯(DET)和1,4-丁二醇(1,4-BD),與水中的解聚產(chǎn)物不同。PBT解聚率隨時(shí)間的延長和溫度

5、的升高而增加。在反應(yīng)溫度240℃,反應(yīng)時(shí)間60min,投料比10.0條件下,PBT可完全解聚,主產(chǎn)物DET和1,4-BD產(chǎn)率分別為97.7％和89.4％。同時(shí)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),得出PBT在超/亞臨界乙醇中解聚反應(yīng)為一級反應(yīng),解聚反應(yīng)活化能為38.8kJ·mol-1。
　　 在微型毛細(xì)管反應(yīng)器中結(jié)合顯微鏡分別研究了PBT在醋酸銅水溶液和乙醇中的相態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)PBT在280℃保持19min能完全溶解于水中；在330℃時(shí)能完全溶