废PET定向解聚制备聚氨酯弹性体
文献类型:学位论文
作者 | 李菲 |
答辩日期 | 2022-06-01 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 周清 |
关键词 | 废pet,二元醇醇解,1&&4-丁二醇,低共熔溶剂,聚氨酯 |
英文摘要 | 作为最重要的聚酯材料,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)已被广泛应用于众多领域,但快速增加的大量废旧PET亦造成了巨大的环境压力。二元醇醇解法通过使用不同结构的二元醇作为醇解剂能够将PET定向降解为具有特定结构的双羟基单体,此类单体可再次作为原料制备再生PET、不饱和树脂、聚氨酯等多种高附加值的有机高分子材料,为废弃PET的高值化循环利用提供了途径。当前国内外二元醇醇解PET技术,除乙二醇醇解外,尚不成熟,这是因为大多二元醇的反应活性较低,提高了反应能耗以致工艺的经济性不足,难以推广工业化应用,因此对催化剂的普适性,即稳定性及催化效率提出了高要求。低共熔溶剂作为一种新型、多活性位点协同催化剂,为普适高效催化剂的研究提供了机遇和挑战。本论文设计了系列高效降解PET的低共熔溶剂催化剂,为PET的通用二元醇醇解及高值化循环提供了新方法,主要研究进展及成果如下:(1)基于生物碱及其衍生物设计、制备了6种低共熔溶剂,并将其作为催化剂应用于PET丁二醇醇解反应中,以PET的转化率和单体对苯二甲酸丁二醇酯(BHBT)的收率作为评价指标,筛选出最适合本体系的脯氨酸/醋酸锌(Pro/Zn(Ac)2)低共熔溶剂催化剂。在最优反应条件下(常压210°C、5.0 g PET、25.0 g 1,4-丁二醇、2 wt%催化剂用量),PET实现完全降解,BHBT收率达到67.1%。(2)研究了Pro/Zn(Ac)2催化PET醇解过程的动力学,醇解反应动力学模型符合一级动力学模型,表观活化能为170.2 kJ/mol,指前因子3.12×1017 min-1。原位红外、核磁谱图和密度泛函理论计算的结果表明,低共熔溶剂的氢键供、受体分别活化了丁二醇的羟基和PET的羰基,共同促进了丁二醇醇解PET反应的进行,最终促使长链PET的断裂,由此提出了可能的低共熔溶剂协同促进PET解聚的催化机理。(3)将Pro/Zn(Ac)2分别用于以乙二醇、1,2-丙二醇、二甘醇为醇解剂的PET醇解反应,解聚过程中醇的反应活性与其分子结构有关,以PET转化率为指标评价的二元醇醇解剂活性顺序为1,2-丙二醇>乙二醇﹥二甘醇>1,4-丁二醇。此外,对PET醇解产物的分析表明,1,2-丙二醇、二甘醇与醇解产物分离较为困难,适合以全组分的形式进行利用。与其相比,乙二醇、丁二醇的PET解聚单体产物更适宜直接工业应用。(4)将PET的醇解单体对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)、BHBT作为芳香族扩链剂,成功制备了聚氨酯弹性体材料,同时以脂肪族扩链剂1,4-丁二醇作为对照组,将聚氨酯样品的热性能和力学性能进行对比分析。以BHET、BHBT为扩链剂的热稳定性高于对照组,且具有更高的拉伸强度,证明了PET醇解产物高值化利用的可行性。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60998] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 李菲. 废PET定向解聚制备聚氨酯弹性体[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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