【摘 要】
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随着纺织工业技术的发展,废旧纺织品数量急剧增长,已远远大于废旧塑料储量成为我国中心城市的主要固废污染源之一。废旧纺织品的循环利用在环境保护及节约资源等方面都将产生巨大的社会和经济效益。涤棉作为废旧纺织品的主体,高效分离其中的涤、棉组份,且任一组份经分离后均可回收并实现高值化利用,是推进混纺纤维回收利用进程亟待攻克的难题。本文将离子液体及低共熔溶剂作为催化剂应用于涤纶纤维的化学醇解过程及涤棉分离研究
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随着纺织工业技术的发展,废旧纺织品数量急剧增长,已远远大于废旧塑料储量成为我国中心城市的主要固废污染源之一。废旧纺织品的循环利用在环境保护及节约资源等方面都将产生巨大的社会和经济效益。涤棉作为废旧纺织品的主体,高效分离其中的涤、棉组份,且任一组份经分离后均可回收并实现高值化利用,是推进混纺纤维回收利用进程亟待攻克的难题。本文将离子液体及低共熔溶剂作为催化剂应用于涤纶纤维的化学醇解过程及涤棉分离研究过程,具体研究内容如下:（1）基于聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate,PET）催化降解的研究,设计合成了一系列氨基酸类离子液体,并以此为催化剂催化降解涤纶纤维。本文以反应转化率及收率为响应值,设计了四因素三水平的中心组合实验,通过响应面条件优化得到降解反应的最佳条件为反应时间125 min,反应温度193.5 oC,催化剂用量为底物用量的8 wt%,溶剂乙二醇用量为15.7 g。随后,在此优化条件下进行了实验验证,模型相对偏差为3.49%,证明结果可靠。（2）为进一步提升催化效率,本文合成了一系列氨基酸类低共熔溶剂作为催化剂催化降解涤纶纤维,取得了更为理想的催化效果,并通过FT-IR、1H-NMR、TGA、DSC等表征方法确定了催化剂的结构及理化性质。经过单因素条件优化,最终实现了5 g涤纶聚酯纤维在190 oC,25 g EG和5%wt%的催化剂用量条件下,在45分钟内完全降解,最终可以实现100%的聚酯转化率及87.2%的BHET收率。同时,通过1H-NMR、In-situ IR等表征方法研究了催化剂、溶剂及底物之间的相互作用,并辅以密度泛函理论（DFT）量化计算,提出了Lewis酸-氢键协同催化反应机理。（3）优选出具有最优催化活性的甜菜碱/醋酸锌类低共熔溶剂,并创新性地将其作为催化剂用于涤棉分离实验,替代了传统分离实验中强酸溶剂的使用,以绿色温和的方法实现了涤棉分离,通过SEM、XRD、FT-IR等表征方法对回收所得棉进行了表面形貌、内部结构的表征。这表明,所合成的氨基酸类离子液体及氨基酸类低共熔溶剂不仅对涤纶降解具有较好效果,更能通过对涤纶先行降解进一步实现涤棉的有效分离。
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