有色废弃PET材料的化学回收及下游产品开发

论文摘要

随着聚酯工业的迅猛发展,由此产生的聚酯废料越来越多。大力开发废聚酯的回收再利用技术对缓解世界石油危机、减少废弃物对环境的污染具有重要的意义。对于无色（白色）PET的回收研究已有许多报道,但对于有色PET的回收研究却报道甚少。另外,目前实验研究中多采用纯净的PET为原料,而很少采用更有实际意义的聚酯废品。为了解决大量有色废弃PET材料回收难的问题,促进资源循环利用,本文以有色废弃PET为原料,开发了以超临界甲醇技术进行解聚,并脱色提纯,得到对苯二甲酸二甲酯的工艺流程。探讨了有色PET在超临界甲醇中的降解规律。对脱色方案进行了筛选,对脱色效果进了表征。并探索了不同级别的PET材料解聚条件的差异。利用红外光谱、气相色谱、高效液相色谱等分析技术对分解产物的组成和含量进行了测试。结果表明:纤维级材料在265℃,11MPa下,超临界甲醇解聚30 min后,用溶解-热过滤-沉析的方法脱色提纯,对苯二甲酸二甲酯的产率可达到85%,纯度达到99.9%以上,白度达到87.5%:脱色工艺对于各色材料均有较好的脱色效果;瓶片级材料呈现的解聚规律与纤维级变化趋势相同,但达到相同的解聚率,明显需要更长的反应时间。为了提高产品附加值,本文又利用得到的高纯度对苯二甲酸二甲酯,在复配催化剂的催化下,进行酯交换反应,生成新型增塑剂.对苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DOTP）。文章考察了不同催化剂、催化剂用量、物料比、反应温度、反应时间对酯交换反应和产品性能的影响,确定了最佳工艺。利用红外、核磁对产物进行了表征,并用高效液相色谱对不同反应条件下产物的组成进行研究。最佳工艺为:在N2保护下,170℃,选用醋酸锌和钛酸四丁酯复配作为催化剂,添加量为0.125%,异辛醇与DMT摩尔比为2.5:1,反应4.5 h。产品酸值在0.01 mgKOH/g以下,色度处于50号以内,符合产品质量标准的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯
• 1.2 废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的收集及分离
• 1.2.1 PET废料的来源
• 1.2.2 废旧塑料的分类与分离
• 1.2.3 减小回收塑料尺寸
• 1.3 废聚酯的回收方法
• 1.3.1 废PET聚酯的物理循环利用方法
• 1.3.2 废PET聚酯的化学循环利用方法
• 1.4 超临界流体技术
• 1.4.1 超临界流体概述
• 1.4.2 超临界水解聚PET
• 1.4.3 超临界甲醇解聚PET
• 1.5 有色废弃PET材料的回收利用
• 1.5.1 废旧塑料回收利用过程中的关键问题
• 1.5.2 有色废弃PET回收技术
• 2 超临界甲醇解聚
• 2.1 实验原料及装置
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 试验装置
• 2.2 实验条件控制
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 超临界降解过程
• 2.3.2 脱色提纯
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 FTIR测试
• 2.4.2 熔点测试
• 2.4.3 热失重分析（TGA）
• 2.4.4 DSC测试
• 2.4.5 特性粘度的测定
• 2.4.6 气相色谱分析
• 2.4.7 液相色谱分析
• 2.4.8 白度分析
• 2.4.9 熔融色度的测定
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 产物表征
• 2.5.2 解聚程度表征的定义
• 2.5.3 PET在甲醇中的降解机理
• 2.5.4 解聚条件的影响
• 2.5.5 副产物分析
• 2.5.6 不同废弃PET材料的解聚反应
• 2.5.7 脱色方案的筛选
• 2.5.8 脱色效果的表征
• 2.6 本章小结
• 3 对苯二甲酸二辛酯的制备
• 3.1 实验原料及装置
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验装置
• 3.2 实验部分
• 3.3 测试方法
• 3.3.1 FTIR测试
• 3.3.2 核磁测试
• 3.3.3 酸值测定
• 3.3.4 产物纯度的测定
• 3.3.5 加热减量测定
• 3.3.6 色度测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 对苯二甲酸二辛酯的表征
• 3.4.2 反应程度表征的定义
• 3.4.3 反应机理
• 3.4.4 催化剂的选择
• 3.4.5 催化剂用量对反应的影响
• 3.4.6 反应温度的确定
• 3.4.7 配比的影响
• 3.4.8 反应时间的确定
• 3.4.9 产品性能
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢