离子液体的制备及催化降解聚酯树脂的性能研究

摘要

本文首先设计并合成了不同类型的离子液体，考察了离子液体对聚酯树脂(PET)的溶解情况，然后以离子液体为反应介质和催化剂，对PET分别进行了水解、甲醇醇解及辛醇醇解反应研究。考察了离子液体种类、反应时间、反应温度、催化剂用量、水(或醇)用量及溶剂用量对降解反应结果的影响。另外，对离子液体的重复使用性能进行了研究，并采用红外光谱对所得的各种降解产品进行了表征。 设计合成了20余种不同类型的离子液体，采用FT—IR和NMR技术对部分离子液体结构进行了表征。考察了离子液体种类、温度与时间对PET溶解性能的影响。结果表明，氯化1—丁基-3—甲基咪唑离子液体溶解效果最佳，在130℃，8h溶解度可达15.3g。 对PET在离子液体环境下的水解反应进行了研究，考察了离子液体种类、反应温度、反应时间、溶剂型离子液体用量及催化剂型离子液体用量对PET水解反应结果的影响。结果表明，性能较好的溶剂型离子液体为氯化1—丁基-3—甲基咪唑([Bmim][C1])，催化剂型离子液体为1—甲基-3—(3—磺酸基丙基)咪唑硫酸氢盐([HSO3—pmim][HSO4])，较佳工艺条件为m(PET)：m(H2O)：m([Bmim][]C1])：m([HSO3—pmim][HSO4])=3：4：6：0.6，反应温度170℃，反应时间4.5h。在上述条件下，PET降解率100％，产品对苯二甲酸收率大于88％。离子液体重复使用8次后，PET降解率和对苯二甲酸收率无明显降低。 对PET在离子液体环境下的甲醇醇解反应进行了研究，考察了离子液体种类、反应温度、反应时间、溶剂型离子液体用量、催化剂用量及甲醇用量对PET甲醇醇解反应结果的影响。结果表明，性能较好的溶剂型离子液体为[Bmim][]Cl]，较佳工艺条件为m([Bmim][C1])：m(PET)=2：1，m(甲醇)：m(PET)=4：1，醋酸锌占反应液5％，反应温度160℃，反应时间3.0h。在上述条件下，PET降解率100％，产品对苯二甲酸二甲酯的收率88％以上。离子液体重复使用8次后，PET降解率和对苯二甲酸二甲酯的收率无明显降低。 对PET在离子液体环境下的辛醇醇解反应进行了研究，考察了反应时间、原料配比、溶剂型离子液体和催化剂用量对PET辛醇醇解反应结果的影响。结果表明，较佳工艺条件为反应温度为回流温度，m([Bmim][Cl])：m(PET)=2：1，n(异辛醇)：n(PET)=3：1，醋酸锌占PET1％，反应时间3.5h。在上述条件下，PET降解率可以达到100％，产品对苯二甲酸二(2-乙基己)酯收率可达到90％以上。离子液体重复使用8次后，PET降解率和产品的收率无明显降低。 有关PET在离子液体条件下的化学降解反应研究目前未见文献报道。

目录

文摘

英文文摘

1文献综述

1.1 PET及其废料回收情况

1.1.1 PET的应用

1.1.2 PET的合成

1.1.3 PET废料来源及回收情况

1.1.4废PET的回收技术

1.1.5废聚酯的降解利用

1.2离子液体的研究背景

1.2.1离子液体的定义

1.2.2离子液体的分类

1.2.3离子液体的合成方法

1.2.4离子液体的性质

1.2.5离子液体的应用

1.2.6离子液体的功能化研究进展

1.3选题的意义与研究内容

1.3.1选题的意义

1.3.2课题的研究内容

2离子液体的合成及对PET的溶解性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3中性离子液体的制备

2.2.4酸性离子液体的制备

2.2.5酸功能化的离子液体的制备

2.2.6主要离子液体的结构表征

2.2.7 PET在离子液体中的溶解实验

2.3结果与讨论

2.3.1阳离子种类对PET溶解性能的影响

2.3.2阴离子种类对PET溶解性能的影响

2.3.3取代基种类对PET溶解性能的影响

2.3.4温度对PET溶解性能的影响

2.3.5时间对PET溶解性能的影响

2.4小结

3 PET在离子液体中的水解反应研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3反应原理

3.2.4水解反应步骤

3.3结果与讨论

3.3.1溶剂对水解反应的影响

3.3.2催化剂对水解反应的影响

3.3.3溶剂型离子液体种类对水解反应的影响

3.3.4催化剂型离子液体对水解反应的影响

3.3.5 PET颗粒大小对水解反应的影响

3.3.6水解工艺条件优化

3.3.7产品分析表征

3.3.8 PET水解机理讨论

3.4小结

4 PET在离子液体中的甲醇醇解反应研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验试剂

4.2.2实验仪器

4.2.3反应原理

4.2.4甲醇醇解反应步骤

4.3结果与讨论

4.3.1溶剂对甲醇醇解反应的影响

4.3.2催化剂对甲醇醇解反应的影响

4.3.3溶剂型离子液体种类对甲醇醇解反应的影响

4.3.4 PET颗粒大小对甲醇醇解反应的影响

4.3.5甲醇醇解工艺条件优化

4.3.6产品分析表征

4.3.7 PET甲醇醇解机理讨论

4.4小结

5 PET在离子液体中的辛醇醇解反应研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1实验试剂

5.2.2实验仪器

5.2.3反应原理

5.2.4辛醇醇解步骤

5.3结果与讨论

5.3.1溶剂对辛醇醇解反应的影响

5.3.2辛醇醇解工艺条件优化

5.3.3产品分析表征

5.4小结

结论

参考文献

附 录

致谢

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