【摘要】：隨著聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)產(chǎn)品消費(fèi)量的不斷增大,產(chǎn)生了大量難以自然降解的固體廢物,而目前普遍采用的填埋、焚燒等處理方式,不僅嚴(yán)重污染環(huán)境,同時(shí)造成石油資源的浪費(fèi)。因此,近年來,關(guān)于廢PET產(chǎn)品的回收再生越來越受到社會(huì)各界的關(guān)注。其中。物理法回收廢PET瓶的工藝技術(shù)已基本成熟,而對(duì)于成分較復(fù)雜的廢PET產(chǎn)品,尤其是廢舊紡織品,還沒有比較理想的回收再生途徑。化學(xué)法是解決以上問題、實(shí)現(xiàn)廢聚酯循環(huán)再生的有效手段。乙二醇醇解法是各種化學(xué)法中反應(yīng)條件較溫和、工藝程序簡單、適合工業(yè)化推廣的廢PET回收方法。為此,本文以純度較高的廢滌綸工業(yè)絲為原料,探索廢PET的乙二醇醇解、再生PET合成和再生PET改性工藝技術(shù),為廢舊紡織品工業(yè)化回收再生提供參考。首先,以PET醇解率和醇解產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯(BHET)收率為衡量指標(biāo),研究了EG/PET投料質(zhì)量比、催化劑Zn(Ac)_2加入量、反應(yīng)溫度及時(shí)間等參數(shù)對(duì)醇解反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在EG/PET投料質(zhì)量比為3:1,催化劑加入量為PET質(zhì)量0.2%,反應(yīng)溫度196℃,反應(yīng)時(shí)間1 h,醇解效率較好,PET醇解率接近100%,BHET產(chǎn)率約80%。其次,分別以提純BHET、未分離的醇解產(chǎn)物為原料,合成再生PET,并同原生PET進(jìn)行對(duì)比分析。示差掃描量熱(DSC)測(cè)試和熱重分析(TGA)測(cè)試分析顯示,兩種再生PET產(chǎn)品熱性能與原生PET相當(dāng);核磁測(cè)試(NMR)和特性黏度測(cè)試分析顯示,原生、再生PET分子結(jié)構(gòu)相同、分子量接近;以未分離的醇解產(chǎn)物直接聚合獲得的再生PET,DEG含量、端羧基含量、b值等指標(biāo)比原生PET略高,以提純BHET為原料合成的再生PET,其DEG含量、端羧基含量、b值等指標(biāo)與原生PET接近。最后,在再生PET的合成基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)行染色改性,獲得陽離子染料可染聚酯再生(CDP)。以間苯二甲酸-5-磺酸鈉(SIPM)為第三單體,先通過控制反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間,獲得酯交換程度接近100%、副產(chǎn)物少的SIPE溶液;在醇解反應(yīng)結(jié)束后,分別添加1.5%、3.0%摩爾含量(SIPE:(BHET+SIPE))的SIPE溶液,繼續(xù)縮聚合成CDP。DSC、TGA及特性黏度測(cè)試分析可知,隨著SIPE添加量增加,CDP熔點(diǎn)、特性黏度逐漸降低,冷結(jié)晶溫度逐漸升高,熱穩(wěn)定性能基本保持不變;再生CDP產(chǎn)品的DEG含量、端羧基含量、b值等受SIPE含量影響較小;流變性能分析表明,再生CDP為假塑性流體,其黏流活化能隨SIPE含量增加而降低;染色測(cè)試結(jié)果表明,SIPE的加入成功實(shí)現(xiàn)了PET的可染改性,隨著添加量的增加,樣品的染色深度增強(qiáng)。且再生PET中相對(duì)較高DEG含量使得再生CDP切片常壓可染。
【圖文】：

圖 2.1 醇解產(chǎn)物分離提純步驟Fig. 2.1 Processes of glycolysis products separation醇解反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)醇解產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，具體操作步驟如圖 2.1 應(yīng)液冷卻到 170 ℃左右，使用布氏漏斗，快速抽濾，濾紙上殘留物為ET。在濾液中加入 500 ml 去離子水，加熱到 90 ℃以上，快速抽濾，重 次，并對(duì)濾紙上殘留物進(jìn)行沸水洗滌。此時(shí)濾紙上殘留物為低聚物（以主）。由于 BHET 極易遇冷結(jié)晶析出堵塞過濾孔道，以上過濾操作進(jìn)行過濾裝置提前加熱，過濾過程中需多次更換濾紙。濾液在 90 ℃以上為狀態(tài)，待濾液自然冷卻后，將其放入 4 ℃冰箱中冷藏 8 h，析出的白色，為 BHET 單體。將各組分在 90 ℃真空烘箱中干燥 8 h，稱重，計(jì)算 醇解率及 BHET 產(chǎn)率。計(jì)算公式如下：PET 醇解率 =w0w1w0× 100%

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 廢聚酯醇解制備陽離子染料可染再生聚酯是聚合物流體黏度對(duì)溫度敏感程度的一種量度。由圖 4.11 和表 4.7 可知，隨著SIPE 的加入量增加，相同表觀粘度出料樣品的特性黏度逐漸降低。當(dāng)特性黏度較低時(shí)，分子鏈較短，可移動(dòng)端基的濃度較大，分子鏈段躍遷所需能量較低，因此 CDP 產(chǎn)品的黏流活化能也相應(yīng)降低。4.3.2.6 染色測(cè)試圖 4.12 為經(jīng)陽離子紅染料處理的再生切片的的染色圖片，未經(jīng)染色改性的再生切片幾乎沒有染上顏色，再生 CDP 切片均被成功染上紅色，且隨著改性組分 SIPE 的含量增加，其顏色程度越深。這主要是由于 SIPE 的加入，一方面降低了 PET 分子鏈的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，使得陽離子染料更容易滲透進(jìn)入分子內(nèi)部；另一方面 SIPE 中存在磺酸鈉基團(tuán)，而陽離子染料中含帶正電荷的著色離子，，他們由于離子鍵作用相互結(jié)合使得從而使切片帶上顏色。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ342.2

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本文編號(hào)：2692660