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1 废聚酯醇解再资源化的研究意义PET聚酯是由对苯二甲酸(TPA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)聚合而成的饱和聚酯,因其具有良好的物理化学性能,被广泛用于食品包装、纤维、薄膜、片基及电器绝缘材料等领域。在PET消费结构中,材料包装业占有相当的比例,如PET大量用于制作聚酯饮料瓶等。随着PET聚酯产销量的迅猛增加,排入自然界的废PET聚酯将越来越多。尽管废PET对环境不产生直接污染,但会占据大量的空间,因其具有极强的化学惰性,很难被空气或微生物所降解,将会对环境造成很大的影响。我国的聚酯瓶的回收率仅有6%~10%,回收后主要经过直接掺混、共混、造粒等简单的物理处理后制成再生切片,作为次档产品用于纺丝、拉膜和工程塑料等,实现二次利用。但是废旧的聚酯再生制品,尤其是再生切片加工过程中产生的二次废料,因其特性黏度系数过低,已经不适宜再直接利用。而化学循环对原料的要求较低,允许有染料、共聚物等杂质存在,产品与合成的化学品相当。因而化学循环是目前发展较快的聚酯循环方法,但工艺技术尚未成熟。本文研究了废旧聚酯通过化学醇解循环解聚为单体或低分子量的产物,经分离、纯化后再重新作为生产聚酯的原料或合成其它化工产品的中间体的工艺条件,提出了一些废聚酯醇解再资源化研究的新方法,克服了传统物理循环法和其他循环方法的不足(如:生产成本高而附加价值低、工艺路线长、能耗高、易产生二次污染等),制备出了附加值高的产品,实现了过程的最优化,具有较高的经济效益和社会效益。因此,本论文的研究对废聚酯醇解再资源化的应用具有十分重要的意义。
2研究内容●废聚酯醇解再资源化研究现状与进展●废聚酯醇解条件的研究●乙二醇醇解废聚酯制备对苯二甲酸二乙二醇酯的研究●异辛醇醇解废聚酯制备对苯二甲酸二(2-乙基已)酯的研究●丙二醇醇解废聚酯制备对苯型通用不饱和聚酯树脂的研究●多元醇醇解废聚酯制备涂料的研究进展
3创新之处●首次以分离提纯后的单体收率考察了乙二醇醇解废聚酯过程的反应条件●对非酸性复合催化剂进行了筛选并首次将醋酸锌和氧化镁复合催化剂用于废聚酯制备对苯二甲酸二(2-乙基已)酯的研究●找出了以废聚酯瓶为原料制备对苯型通用不饱和聚酯树脂的最优工艺条件
4结论●废聚酯(PET)的醇解程度受醇解温度、原料配比、醇解时间、催化剂用量等多种因素影响;用乙二醇(EG)使废PET醇解完全的适宜条件为:温度在196~198℃之间,EG∶PET=2(质量),醇解时间在3~3.5h之间,催化剂醋酸锌用量占PET质量的1%,醇解产物的羟值可达368mgKOH/g,平均分子量降为305,产物主要为单体对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)与低聚体的混合物。
●由乙二醇作醇解剂,将废聚酯(PET)解聚为单体对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)的反应条件为:废聚酯与乙二醇质量比为1∶5,催化剂醋酸锌用量占废聚酯质量的1%,反应3小时,醇解产物最终分离为单体和多聚体两部分,其中对苯二甲酸二乙二醇酯的产率可达85.6%。
●由异辛醇作醇解剂,用醋酸锌和氧化镁复合催化制备对苯二甲酸二(2-乙基已)酯(DOTP)的反应条件为:废聚酯与异辛醇(摩尔比)=1∶4,催化剂用量为废聚酯质量的1%,反应时间8小时,最高反应温度200℃时,对苯二甲酸二(2-乙基已)酯收率82.3%。利用正交实验研究醇解反应中的影响因素得出:影响收率的因素从大到小依次为反应时间、废聚酯与异辛醇摩尔比、反应最高温度及催化剂用量。
●由1,2-丙二醇(PG)作醇解剂,将废聚酯塑料瓶醇解后缩聚制备不饱和聚酯树脂的反应条件为:醇解温度190-200℃,反应时间3.5-4小时,聚合温度190-210℃,反应时间1.5-2小时。废聚酯与丙二醇(摩尔比)=1∶1.5,废聚酯与顺丁烯二酸酐(摩尔比)=1∶1。在此条件下制得的通用型不饱和聚酯树脂,其主要性能符合企业标准,完全可以替代市场上同类产品使用。