聚對苯二甲酸丙二醇酯在亞臨界水中的解聚研究.pdf

1、本文利用石英毛細管反應器研究了聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)在亞臨界水中解聚和催化解聚的相態(tài)行為。同時,在間歇式高壓反應釜中開展了PTT在亞臨界水中的解聚和催化解聚研究,采用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、氣-質(zhì)聯(lián)譜(GC-MS)、液-質(zhì)聯(lián)譜(LC-MS)、氣相色譜(GC)和高效液相色譜(HPLC)對解聚產(chǎn)物進行定性和定量分析,考察反應條件對PTT解聚率及主產(chǎn)物對苯二甲酸(TPA)和1,3-丙二醇(1,3-PDO)產(chǎn)率的影響。根據(jù)PTT解

2、聚產(chǎn)物的組成和分布,并結(jié)合相態(tài)行為研究結(jié)果,提出了亞臨界水中PTT的解聚及催化解聚機理。
　　 在石英毛細管反應器中研究了PTT在水中及醋酸鋅水溶液中的相態(tài)變化。結(jié)果表明,在兩種反應介質(zhì)中,PTT均隨反應溫度的升高和反應時間的延長逐漸熔融而后不斷溶解,最終完全溶于水中形成均相水溶液,體系中相態(tài)由最初的汽-液-固三相轉(zhuǎn)變?yōu)槠?液-液三相,最終成為汽-液兩相。在降溫過程中,TPA晶體逐漸從水中析出,晶體體積變大,數(shù)量增多。相態(tài)變化數(shù)

3、據(jù)的獲得為解聚反應條件選擇和機理研究提供了依據(jù)。
　　 在質(zhì)量投料比(H2O/PTT)為4.0～12.0,反應溫度240～320℃,反應壓力3.1～10.6 Mpa,反應時間5～60 min的條件下,研究了PTT在亞臨水中的解聚行為。研究表明,反應溫度和反應時間是PTT解聚反應的主要影響因素,質(zhì)量投料比對解聚反應的影響較小。在實驗條件范圍內(nèi),較佳的解聚反應條件為質(zhì)量投料比(H2O/PTT)為8.0,反應溫度300℃,反應時間15

4、min,此時PTT達到完全解聚,TPA和1,3-PDO產(chǎn)率分別達到90.5％和69.0%。對實驗數(shù)據(jù)進行關聯(lián),得出.PTT在亞臨界水中解聚反應活化能為111.5 kJ·mol-1。
　　 在質(zhì)量投料比(H2O/PTT)為8.0,反應溫度230～260℃、反應壓力2.5～4.5MPa、反應時間5～60 min,催化劑(氫氧化鈉/醋酸鋅)投加量0～0.075g的條件下,研究了亞臨界水中PTT的解聚情況。研究結(jié)果表明催化劑醋酸鋅對PT

5、T解聚反應的促進作用優(yōu)于氫氧化鈉。在實驗條件范圍內(nèi),PTT的解聚率與產(chǎn)物產(chǎn)率主要受催化劑、反應溫度、反應時間的影響,較佳的催化解聚反應條件為質(zhì)量投料比(H2O/PTT)為8.0,催化劑醋酸鋅用量為0.045g,反應溫度240℃,反應時間60min,此時PTT達到完全解聚,TPA和1,3-PDO產(chǎn)率分別達到90.1%和75.2%。對實驗數(shù)據(jù)進行關聯(lián),得出PTT在亞臨界水中催化解聚反應活化能為96.9 kJ·mol-1,說明在催化劑醋酸鋅存