废聚酯醇解制备阳离子染料可染再生聚酯

发布时间：2020-06-02 05:14

【摘要】：随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)产品消费量的不断增大,产生了大量难以自然降解的固体废物,而目前普遍采用的填埋、焚烧等处理方式,不仅严重污染环境,同时造成石油资源的浪费。因此,近年来,关于废PET产品的回收再生越来越受到社会各界的关注。其中。物理法回收废PET瓶的工艺技术已基本成熟,而对于成分较复杂的废PET产品,尤其是废旧纺织品,还没有比较理想的回收再生途径。化学法是解决以上问题、实现废聚酯循环再生的有效手段。乙二醇醇解法是各种化学法中反应条件较温和、工艺程序简单、适合工业化推广的废PET回收方法。为此,本文以纯度较高的废涤纶工业丝为原料,探索废PET的乙二醇醇解、再生PET合成和再生PET改性工艺技术,为废旧纺织品工业化回收再生提供参考。首先,以PET醇解率和醇解产物对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯(BHET)收率为衡量指标,研究了EG/PET投料质量比、催化剂Zn(Ac)_2加入量、反应温度及时间等参数对醇解反应的影响。实验结果表明:在EG/PET投料质量比为3:1,催化剂加入量为PET质量0.2%,反应温度196℃,反应时间1 h,醇解效率较好,PET醇解率接近100%,BHET产率约80%。其次,分别以提纯BHET、未分离的醇解产物为原料,合成再生PET,并同原生PET进行对比分析。示差扫描量热(DSC)测试和热重分析(TGA)测试分析显示,两种再生PET产品热性能与原生PET相当;核磁测试(NMR)和特性黏度测试分析显示,原生、再生PET分子结构相同、分子量接近;以未分离的醇解产物直接聚合获得的再生PET,DEG含量、端羧基含量、b值等指标比原生PET略高,以提纯BHET为原料合成的再生PET,其DEG含量、端羧基含量、b值等指标与原生PET接近。最后,在再生PET的合成基础上,对其进行染色改性,获得阳离子染料可染聚酯再生(CDP)。以间苯二甲酸-5-磺酸钠(SIPM)为第三单体,先通过控制反应温度及反应时间,获得酯交换程度接近100%、副产物少的SIPE溶液;在醇解反应结束后,分别添加1.5%、3.0%摩尔含量(SIPE:(BHET+SIPE))的SIPE溶液,继续缩聚合成CDP。DSC、TGA及特性黏度测试分析可知,随着SIPE添加量增加,CDP熔点、特性黏度逐渐降低,冷结晶温度逐渐升高,热稳定性能基本保持不变;再生CDP产品的DEG含量、端羧基含量、b值等受SIPE含量影响较小;流变性能分析表明,再生CDP为假塑性流体,其黏流活化能随SIPE含量增加而降低;染色测试结果表明,SIPE的加入成功实现了PET的可染改性,随着添加量的增加,样品的染色深度增强。且再生PET中相对较高DEG含量使得再生CDP切片常压可染。
【图文】：

醇解,步骤,滤纸,残留物

图 2.1 醇解产物分离提纯步骤Fig. 2.1 Processes of glycolysis products separation醇解反应结束后，对醇解产物进行分离提纯，具体操作步骤如图 2.1 应液冷却到 170 ℃左右，使用布氏漏斗，快速抽滤，滤纸上残留物为ET。在滤液中加入 500 ml 去离子水，加热到 90 ℃以上，快速抽滤，重次，并对滤纸上残留物进行沸水洗涤。此时滤纸上残留物为低聚物（以主）。由于 BHET 极易遇冷结晶析出堵塞过滤孔道，以上过滤操作进行过滤装置提前加热，过滤过程中需多次更换滤纸。滤液在 90 ℃以上为状态，待滤液自然冷却后，将其放入 4 ℃冰箱中冷藏 8 h，析出的白色，为 BHET 单体。将各组分在 90 ℃真空烘箱中干燥 8 h，称重，计算醇解率及 BHET 产率。计算公式如下：PET 醇解率 =w0w1w0× 100%

测试图,染色效果

浙江理工大学硕士学位论文废聚酯醇解制备阳离子染料可染再生聚酯是聚合物流体黏度对温度敏感程度的一种量度。由图 4.11 和表 4.7 可知，随着SIPE 的加入量增加，相同表观粘度出料样品的特性黏度逐渐降低。当特性黏度较低时，分子链较短，可移动端基的浓度较大，分子链段跃迁所需能量较低，因此 CDP 产品的黏流活化能也相应降低。4.3.2.6 染色测试图 4.12 为经阳离子红染料处理的再生切片的的染色图片，未经染色改性的再生切片几乎没有染上颜色，再生 CDP 切片均被成功染上红色，且随着改性组分 SIPE 的含量增加，其颜色程度越深。这主要是由于 SIPE 的加入，一方面降低了 PET 分子链的结构规整性，使得阳离子染料更容易渗透进入分子内部；另一方面 SIPE 中存在磺酸钠基团，而阳离子染料中含带正电荷的着色离子，，他们由于离子键作用相互结合使得从而使切片带上颜色。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ342.2

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