超/亚临界水中聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯催化解聚研究

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本文主要研究了聚碳酸酯(PC)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在超/亚临界水中的催化解聚,在容积为0.05L的高压反应釜中进行反应,详细考察了反应温度、时间、催化剂等条件对PC/PET解聚率以及解聚主产物双酚A(BPA)、苯酚、对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)产率的影响,根据催化解聚产物的分布,并结合PC/PET的链节特点,提出了PC/PET的解聚机理。具体结论如下:在温度593~693 K、压力3.60~52.28 MPa、时间5~85 min、投料比(水与PC的体积/质量比)8.0、催化剂[NaOH、Mn(CH3COO)2/Al2O3、CuO/Al2O3]的条件下,开展了PC在超/亚临界水中的催化解聚实验。发现在超/亚临界水中PC能完全解聚,解聚产物双酚A和苯酚产率主要由反应温度、时间和催化剂决定,而与反应压力的关系不大;随着温度的升高和时间的增加,双酚A产率先增加后下降,苯酚产率逐渐增加。在超/亚临界水中,双酚A在653 K、25 min、催化剂(NaOH,0.001g)时产率最高为38.20%;苯酚在温度693 K、时间45 min、催化剂(NaOH,0.001g)时的最高产率为52.00%。在温度593 K~693 K、时间5 min~85 min,投料比8.0、压力11.28MPa~45.48 MPa、催化剂[NaOH、Mn(CH3COO)2/Al2O3、CuO/Al2O3]的条件下,考察了超/亚临界水中PET的解聚情况。在实验条件范围内,解聚产物主要有PTA、EG、DMT等。PET的解聚产物PTA和EG产率主要由温度、时间和催化剂决定。在实验取值范围内,主产物PTA和EG的产率都是先增加后下降,PTA和EG的最高产率分别为72.64%、22.50%,此时反应条件为温度653 K、时间25 min、投料比为8.0、NaOH(0.001g)。在温度593~693 K、时间5-85 min、压力14.96~44.90 MPa、投料比(水与PET/PC的体积/质量比)8.0、催化剂[NaOH、Mn(CH3COO)2/Al2O3、CuO/Al2O3]的条件下,开展了PET/PC在超临界水中混合催化解聚对比实验。随着反应温度和时间的增加,PC、PET解聚率和BPA、苯酚、PTA、EG产率逐渐增加,实验效果明显优于单独解聚。根据实验数据得出PC、PET在超/亚临界水中的催化解聚反应均为一级反应,通过关联实验数据,得到反应活化能分别为90.32 kJ·mol-1、66.84 kJ·mol-1。通过对解聚产物的分析,并结合PC、PET的链节特点,提出超临界水催化解聚PC、PET降解的反应机理。
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