双咪唑阳离子低共熔溶剂催化醇解PET的研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bright_wish
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是常见的聚酯材料,其消费量巨大且难以自然降解,处理不当会对环境造成极大威胁;此外,其合成原料来源于石油资源,因此,PET的循环利用对自然环境的保护及实现碳中和目标具有重要意义。化学回收法中乙二醇(EG)醇解法的反应条件相对温和,经济性高,是实现PET循环利用的有效途径。低共熔溶剂作为一种新兴的绿色溶剂,其在PET醇解领域展现出了广泛的应用前景。咪唑与金属盐可形成低共熔溶剂,两者间的氢键作用会提升金属离子的催化效果,同时该类催化剂中金属含量更低,可降低后续金属固废分离难度及费用。本文设计合成了一系列具有高热稳定性、多活性位点及低金属含量的双咪唑阳离子醋酸锌低共熔溶剂,通过FT-IR、NMR和TGA表征分析了低共熔溶剂催化剂的结构和热稳定性。同时,对该类催化剂在不同体系中催化醇解PET的反应进行了研究。研究了非均相体系中PET的乙二醇醇解反应,进行了催化剂类型的筛选及反应参数的优化,结果表明,[C2(Mim)2][OAc]2-2Zn(OAc)2的催化性能最佳,最佳反应条件:催化剂用量为PET质量的5%、PET:EG的质量比为1:4时,在190℃的条件下反应70 min后,PET转化率可达100%,对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)的产率达85.2%。通过对比反应前后PET的SEM图,并利用原位红外监测PET乙二醇醇解过程推测PET的降解过程;研究了PET乙二醇醇解反应动力学;结合双咪唑阳离子与醋酸锌、醋酸根与EG之间的氢键作用,推测出了[C2(Mim)2][OAc]2-2Zn(OAc)2在EG中催化降解PET可能的协同反应机理。研究了均相体系中PET乙二醇醇解的反应,选择一种合适的溶剂用于溶解PET,使反应体系从固液两相转变为液液均相反应体系。通过ESI、FT-IR、NMR、DSC及TGA分析醇解产物,验证了该均相体系PET醇解产物主要为BHET。对均相体系中PET乙二醇醇解反应参数进行了优化,最佳反应条件为:150℃,催化剂用量为PET质量的5%,PET、EG与苯酚的质量比为1:4:6条件下,反应2h后,BHET产率便可达到83.9%。
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