采用1,4-丁二醇解聚废弃聚酯纤维及产物发泡的研究

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聚酯(PET)是一种不可生物降解的聚合材料,综合性能较好,可利用空间大。在世界范围内,消耗的聚酯数量接近几十亿吨,并以一定比例持续增加,由此产生的废弃物对环境的压力已不容忽视,因此,废弃聚酯的回收已成为世界关注的焦点之一。废弃聚酯的回收再利用不仅能促进生态环境的发展,而且能带来良好的经济效益和社会效益,也为聚酯业的可持续发展奠定了良好的基础。本文主要研究了1,4-丁二醇解聚废弃聚酯纤维的工艺条件,用减压蒸馏和重结晶提纯解聚产物,分析解聚产物的具体结构与性能,以及用解聚产物制备聚氨酯泡沫等内容。解聚原理类似于聚酯的水解反应,通过过热和大量的羟基促进聚酯的解聚。根据历史研究,解聚使用的催化剂为醋酸锌,解聚的工艺条件采用单因素多水平优化设计方案,得出最佳工艺条件为:催化剂醋酸锌用量为聚酯的0.3wt%,解聚时间为5~6h,解聚温度为190~220℃。并采用液质联用(LC-MS)、核磁共振(1HNMR和13CNMR)和红外光谱(FT-IR)综合分析了产物的具体结构为对苯二甲酸双羟丁酯,纯度可达99.12%。通过热分析(DSC和TG)分析解聚产物的热性能。还根据国家标准测量了解聚产物的羟值和酸值。测定的羟值为358.7mg KOH/g,理论羟值为361.9mg KOH/g,可以利用该产物制备聚氨酯泡沫。对苯二甲酸双羟丁酯,具有高羟值、低分子量的特性,可以利用这个特性制备聚氨酯泡沫。根据单因素多水平优化设计方案,分别研究了催化剂辛酸亚锡、发泡剂水和多异氰酸酯的不同用量对聚氨酯泡沫性能的影响,并得出最佳质量配比为:对苯二甲酸双羟丁酯:多异氰酸酯:催化剂:水=9.3~10:10:1.0~1.1:1.0~1.1。研究中使用的多异氰酸酯是PM200。通过万能材料实验仪、红外光谱(FT-IR)、热分析(DSC和TG)和扫描电镜(SEM)分析了聚氨酯泡沫的压缩性能、热性能和结构形态。制备的聚氨酯泡沫泡孔结构近似圆形,闭孔性好,网络骨架好,交联度高。泡沫高温和低温下的尺寸稳定性均小于1%,比较稳定。聚氨酯泡沫的密度约为62.6Kg/m3,压缩强度为400~420KPa,热分解温度为258.4℃,均能适用一般环境。聚氨酯泡沫的应用非常广泛,从交通运输、建筑业、冷藏、管道、到包装、声学材料等各个领域,特别是用作冰箱的保温隔热材料,具有使用年限长、高效节约资源的明显优势。本文研究制备的聚氨酯泡沫具有质量轻、密度小、泡沫均匀、稳定性好、保温隔热性能优良等优点,具有较好的应用前景。
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