涤棉纺织品的醇解聚合及共聚改性

摘要

涤纶（PET纤维）由于具有强度高、尺寸稳定性好、耐腐蚀等优异的物理化学性能而被广泛应用于服用和家纺领域。PET纤维作为化纤产业第一大品种，使用量巨大，而回收再利用的量却极少，绝大部分的PET纤维类纺织品在使用后都是焚烧或填埋处理，不仅会对环境造成污染，同时占用大量的土地资源，且造成再次土壤污染，危害环境健康，不利于社会环境的可持续发展。因此对PET纤维类纺织品的回收再利用具有重要的意义，其中与棉纤维混纺而成的一类涤棉混纺织品由于兼具涤纶与棉的优点，占据了PET纤维类纺织品的最大比重，也因此成为了回收再利用的重中之重。
　　乙二醇法醇解回收涤棉纺织品的研究报道屡见不鲜，研究者一般都是对某一种涤棉比纺织品的醇解进行研究，而市场上的涤棉纺织品并不是以单一涤棉比存在，对于醇解得到的对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），也极少有研究者会做进一步的聚合研究。针对以上问题，本课题对两种涤棉比纺织品进行了醇解工艺研究并且对醇解产物再聚合得到的再生聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和对苯二甲酸（PTA）法得到的常规PET进行了对比研究，旨在为将来醇解法回收涤棉纺织品工业化带来一定的指导意见。同时本课题利用BHET研究制备了一种新型低熔点PET共聚酯，并对其进行了测试表征，为将来醇解所得BHET提出了一种具有研究价值和社会价值的再利用方法。主要研究内容如下：
　　（1）研究了80/20、45/55两种不同涤棉比纺织品的乙二醇醇解最佳工艺。通过单因素实验，改变醇解时间、催化剂添加量、乙二醇（EG）与织物的质量配比等因素，确定了两种织物的最佳醇解条件分别为：①80/20涤棉比织物：反应时间3 h，催化剂添加量为涤纶质量的0.2％， EG和织物质量比为1:6；②45/55涤棉比织物：反应时间3 h，催化剂添加量为涤纶质量的0.2%，EG和织物质量比为1:4。结果表明涤纶含量对醇解反应的反应时间以及催化剂添加量影响较少，主要影响乙二醇的用量。
　　（2）红外（FT-IR）、核磁（NMR）、差示扫描量热（DSC）、热重（TG）以及粘度和力学性能测试结果表明，与常规PET相比，再生PET的熔点和粘度以及力学性能稍有下降，这可能是因为BHET中存在织物带来的微量杂质，其在一定程度上阻碍了BHET的缩聚过程。除此之外两者无明显差异，但是再生PET外观颜色偏深，在一定程度上会影响其应用。
　　（3）将PTA与1,5-戊二醇（PDO）反应生成的对苯二甲酸戊二酯（BHPT）与BHET按照1:4、1:6、1:8和1:10的摩尔比进行共聚反应制备低熔点PET共聚酯，DSC结果表明BHPT的加入能降低PET的熔点，并且随着其加入量的增加，PET共聚酯的熔点逐渐降低，其中摩尔比为1:4聚合得到的低熔点PET共聚酯的熔点为190.79℃，跟常规PET267℃相比，下降了将近77℃。
　　（4）Jeziomy法分析低熔点PET共聚酯非等温结晶动力学得到的KC值表明，同一样品中，KC值随着降温速率的增大而增大，说明降温速率越大，体系的结晶速率也越大。Mo法分析低熔点PET共聚酯非等温结晶动力学，对所得直线得到a和F(T)分析表明可知，在一定的结晶度下，要达到相对更高的结晶度，需要更快的降温速率。lnφ和lnt存在较好的线性关系，这说明Mo法相对于J法更适用于研究BHPT与BHET共聚所得共聚酯体系的非等温结晶动力学。
　　（5）低熔点PET共聚酯纺丝后纤维力学性能测试表明，同一样品，随着拉伸倍数的增大，伸长率逐渐变小而断裂强度逐渐增大，同一拉伸倍数不同样品，随着BHPT加入比例的增加，断裂强度逐渐下降。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 PET纤维简介

1.2 废旧纺织品回收的意义

1.3 废旧纺织品的来源及主要去向

1.4 废旧纺织品回收再利用方法

1.5 化学法回收废旧涤棉纺织品的再利用

1.6 本课题研究的意义及主要内容

第二章 不同涤棉比纺织品的醇解工艺研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 再生PET的聚合研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 低熔点PET共聚酯的制备及研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢