亞臨界水中聚對苯二甲酸丁二醇酯的(催化)解聚研究.pdf

1、本文在間歇式高壓反應(yīng)釜里開展亞臨界水中聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的催化和非催化解聚研究，采用傅立葉紅外光譜（FT-IR）、氣-質(zhì)聯(lián)譜（GC-MS）、氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）對解聚產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析，考察反應(yīng)條件對PBT解聚率、目標(biāo)產(chǎn)物對苯二甲酸（TPA）、四氫呋喃（THF）產(chǎn)率的影響。在石英毛細(xì)管反應(yīng)器中，研究了PBT在亞臨界水中的解聚及相態(tài)變化。
　　 在溫度220～360℃、壓力2.2～18.6MPa

2、、反應(yīng)時間5～60min、投料比（H2O與PBT的質(zhì)量比）4.0～12.0條件下，開展了PBT在亞臨界水中的解聚實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明PBT在亞臨界水中能降解至單體水平，解聚產(chǎn)物主要有TPA、THF等。通過GC-MS檢測，沒有檢測到1，4-丁二醇（1，4-BD），與Goje的研究結(jié)果不同。通過進(jìn)一步研究證明，1，4-BD在本實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)會脫水環(huán)化，完全轉(zhuǎn)化為THF，固相產(chǎn)物TPA對1，4-BD的脫水環(huán)化反應(yīng)有催化作用，該結(jié)果在國內(nèi)外尚無公開報(bào)

3、道。PBT的解聚反應(yīng)主要受反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間影響，投料比對解聚反應(yīng)的影響較小。在實(shí)驗(yàn)取值范圍內(nèi)，PBT在亞臨界水中的較佳解聚條件為反應(yīng)溫度320℃、反應(yīng)時間15min、壓力11.2MPa、投料比8.0。此時PBT可完全解聚，主產(chǎn)物TPA產(chǎn)率達(dá)96.5％以上。
　　 在溫度220℃～300℃、時間5min～60min，投料8.0、壓力2.2MPa～8.6MPa的條件下，以氫氧化鈉和醋酸鋅為催化劑，開展了亞臨界水中PBT的解聚實(shí)驗(yàn)，

4、發(fā)現(xiàn)PBT在亞臨界水中的解聚率隨著溫度和時間的增加而增加，TPA和THF產(chǎn)率隨溫度和時間的變化比較明顯；并通過三個體系（無催化劑、NaOH為催化劑、Zn（Ac）2為催化劑）的比較，發(fā)現(xiàn)堿性催化劑氫氧化鈉對PBT的解聚情況影響不明顯，酸性催化劑醋酸鋅有利于亞臨界水中PBT的解聚。在催化劑Zn（Ac）2投加量0.05g、反應(yīng)溫度260℃、反應(yīng)時間45min、壓力4.7MPa條件下，PBT可完全解聚，主產(chǎn)物TPA產(chǎn)率達(dá)98.8％。
　　

5、 在石英毛細(xì)管反應(yīng)器中，研究PBT在亞臨界水的解聚，用顯微鏡在線觀察升溫、反應(yīng)及降溫過程中體系反應(yīng)相態(tài)變化。在室溫下體系由PBT固體、水、蒸汽三相組成；加熱到220℃時PBT開始熔化，并形成液體小球，此時體系中液態(tài)PBT、水、蒸汽三相共存；液體小球不斷收縮，在反應(yīng)溫度300℃時和水劇烈反應(yīng)，8min解聚完全，液體小球最終消失，反應(yīng)體系變?yōu)闅庖憾唷Ｔ诶鋮s過程中，約在225℃左右開始有TPA晶體析出，出現(xiàn)相分離，隨著溫度的降低晶體逐漸增