【摘 要】
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因为其优良的性质,在很多领域都有着广泛地使用,但随着经济不断发展,巨大的PET废弃物排放量已经引起了严重的环境和资源问题,解决废旧PET的回收再利
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因为其优良的性质,在很多领域都有着广泛地使用,但随着经济不断发展,巨大的PET废弃物排放量已经引起了严重的环境和资源问题,解决废旧PET的回收再利用问题必须引起重视。通过醇解PET可以制备对苯二甲酸异辛酯(DOTP),而DOTP也因为其各项优异的性能及安全无毒的特点被当作邻苯二甲酸异辛酯(DOP)的替代品,已在许多发达国家进行生产并投入使用。传统的制备DOTP的方法成本较高、工艺复杂,因此,寻找一种高效、环保的新方法来制备DOTP是十分有必要的。本次工作以异辛醇(2-EH)为溶剂,以PET为原料,并合成了一系列低共熔离子液体(DES)作为催化剂,来进行PET醇解制备DOTP的研究。经过筛选,其中催化效果最好的是以氯化胆碱(Ch Cl)和醋酸锌(Zn(Ac)2)为氢键供受体,并按等摩尔比所制备出的DES催化剂,该方法的优点在于合成便捷、成本低、毒性低及催化活性高。经过优化后的反应条件为:温度180°C,时间60min,2-EH量为PET摩尔量的5倍,催化剂Ch Cl/Zn(Ac)2(1:1)用量为PET质量的5%,在此条件下PET的降解率可达到100%,DOTP收率为84.7%。对催化剂、产物、副产物进行红外、核磁、热重及扫描电镜等多种表征,并通过密度泛函理论(DFT)量化计算和分子模拟手段,提出了一些可行的机理。结果表明,2-EH与DES催化剂之间形成的氢键以及协同催化作用对加速PET降解起着关键作用。此外,还对反应动力学进行了研究,结果表明,PET的醇解反应是一级反应,反应活化能为95.05 k J/mol。本次研究最终选用Ch Cl/Zn(Ac)2(1:1)作为反应的催化剂,实现了在温和条件下对PET的高效绿色降解,并获得了具有高价值的下游产品DOTP。本次工作表明了DES催化剂具有非常广阔的发展和应用前景,同时也十分希望本次研究过程所得的一些数据和结论能为其他废旧聚合物的降解工作提供一些参考。
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