废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯的再资源化研究

摘要

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种优良的结晶型热塑性聚酯材料，具有高强度、高刚性、高透明性以及良好的耐热性、尺寸稳定性和耐化学药品性等综合性能，广泛用于饮料瓶、纺织、薄膜、合成纤维等方面，从而导致全球PET聚酯产量和消费量迅速增长，同时废旧PET聚酯的处置问题日益突出。尽管废旧PET聚酯对环境不会产生直接污染，但因其具有极强的化学惰性，很难被空气或微生物所降解，所以会占据大量的空间，给环境造成很大的影响。回收利用废弃PET聚酯，不但可以减少环境污染，而且还可以节省资源，发展循环经济，在石油资源日趋紧张的今天，意义非常重大。
　　微波技术具有快速、高效、易操作等优点，是促进聚合物降解的理想手段。本文利用微波辅助技术在NaOH的醇醚混合溶液中将废旧PET聚酯快速降解为其合成单体对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)，考察了反应溶剂、反应温度、微波功率和NaOH浓度等条件对PET降解反应的影响。结果表明，微波辅助能够降低反应的活化能，显著地促进降解反应的进行；在醇溶剂中加入适量的醚有助于提高PET的溶解程度，提高降解效率；在微波反应功率为600W、反应温度为70℃、NaOH浓度为1.5mol·L-1、醇醚体积比为4：1的反应条件下，10min内PET聚酯的降解率可达93.3％。此降解方法具有反应条件温和、快速高效、副反应少、产物易提纯、环境污染小、成本低等优点。本文还在分析降解产物的基础上，探讨了PET聚酯的断链机理，并通过建立理论模型研究了PET的降解动力学行为。
　　本文尝试通过溶液共混法将纳米TiO2均匀地分散到废旧PET聚酯中以提高其性能，以达到再资源化利用的目的。考察了纳米 TiO2含量、PET聚酯浓度、醇/水体积比对改性材料特性粘度的影响，分析了产生这种影响的原因；实验发现，纳米TiO2在PET聚酯中有很好的分散性和稳定性；FT-IR分析表明，改性材料中PET分子与纳米TiO2之间存在较强的氢键作用，但改性没有改变PET聚酯的化学结构，因此用该方法对PET改性是可行的；差热分析（DTA）和热重分析（TGA）结果表明，纳米TiO2的加入提高了回收PET聚酯的结晶速度和耐热性能。通过水解—溶液共混，将纳米TiO2均匀分散在聚合物中以提高材料性能的方法，具有简单、高效、节能等优点,值得进一步深入研究。

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1 绪 论

1.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)简介

1.2 PET聚酯的降解

1.3 PET聚酯的再资源化

1.4 本论文研究的目的和内容

2 实验部分

2.1 实验试剂及仪器

2.2 实验方法

2.3 分析和表征方法及原理

3 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微波辅助降解

3.1 引 言

3.2 实验结果及讨论

3.3 本章小结

4 纳米TiO2改性回收PET聚酯的研究

4.1 引 言

4.2 实验结果及讨论

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录