【摘 要】
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塑料制品在现代生活中带来巨大的便利(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)),但也带来了大量的废旧塑料垃圾,大多数废弃塑料制品无法自然降解,对环境造成严重危害,甚至威胁到人类健康和海陆动物的生存,影响生态平衡。随着“禁塑令”的颁布,可生物降解塑料进入了人们的生活当中(如聚乳酸(PLA))。无论传统塑料还是可降解生物塑料,若仅依靠环境作用将其降解,一方面增加环境压力,另一方面则是一种资源浪费。寻找一种操作
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塑料制品在现代生活中带来巨大的便利(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)),但也带来了大量的废旧塑料垃圾,大多数废弃塑料制品无法自然降解,对环境造成严重危害,甚至威胁到人类健康和海陆动物的生存,影响生态平衡。随着“禁塑令”的颁布,可生物降解塑料进入了人们的生活当中(如聚乳酸(PLA))。无论传统塑料还是可降解生物塑料,若仅依靠环境作用将其降解,一方面增加环境压力,另一方面则是一种资源浪费。寻找一种操作简单且快速的降解方法将废旧的塑料高值化利用,可达到变废为宝的目的。根据PET和PLA的化学结构以及降解产物的应用前景,本论文利用化学方法对两者进行降解。本论文主要内容如下:(1)采用氨解法对PET进行降解研究,利用~1H-NMR,13C-NMR和GC-MS测试技术对PET与氨降解产物进行分析,结果显示,降解产物为对苯二甲酰胺;采用DSC和TG对降解产物的分析结果表明,该物质的熔点约为339.87℃,对应的熔点焓为-15.01w/g,其热稳定性好。通过对废旧PET与氨反应的温度、时间和PET投料量进行单因素分析,再利用响应面分析方法对反应体系进行优化得到反应最佳条件为7.5 h,115℃和18.5 g PET,实际得到最大产率与最大纯度分别为89.14%和96.24%。(2)采用胺解法对PET进行降解研究,利用~1H-NMR,13C-NMR和GC-MS对PET与水合肼降解产物进行分析,确定产物中存在对苯二甲酸二酰肼,并对其进行DSC和TG分析,结果显示,该物质的熔点在323.04℃附近,对应的熔点焓为-4.66 w/g,其表明该产物具有优异的热稳定性。通过对废旧PET与水合肼反应的温度、时间和PET投料量进行单因素分析,再利用响应面分析方法对反应体系进行优化得到反应最佳条件为7.5 g PET,30 m L水合肼,88.5℃,6 h。实际得到最大产率与96.97%。(3)使用溴化氢对PLA进行降解,对PLA在溴化氢的水溶液和乙酸溶液两个体系中,进行酸解后酯化,对反应后溶液进行GC-MS分析,该产物中存在2-溴丙酸甲酯。通过比较两个体系对PLA转化合成2-溴丙酸甲酯,PLA在溴化氢乙酸溶液中更容易生成2-溴丙酸甲酯。酯化过过程中,采用乙醇、异丙醇、正丁醇和叔丁醇与PLA在溴化氢乙酸溶液中酸解产物进行酯化反应,GC-MS分析结果显示,上述反应产物均为对应的酯类化合物。本论文得到的三种降解产物对苯二甲酰胺、对苯二甲酸二酰肼和2-溴丙酸甲酯均是精细化工中的重要中间体,均具有一定的应用前景。
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