微波辐射下PET解聚的催化作用研究-中国聚合物网.PDFVIP

微波辐射下ＰＥＴ解聚的催化作用研究* ** 王 禹 孙海涛 刘立新 李剀翔 张 东 刘若望 温州大学应用化学研究所 温州 325027 摘 要： 本文通过选择适当的催化剂对PET 在微波条件下解聚的催化作用进行 了初步研究。研究结果表明，草酸钾、醋酸钾和醋酸锌对 PET 微波的解聚均有 催化作用，催化效果草酸钾＞醋酸钾＞醋酸锌，其中以 0.5～1 %的草酸钾为催 化剂可使PET 解聚率提高～40%。 关键词： PET 解聚 微波 催化 PET 废料的循环利用主要由化学解聚方法实现，目前 PET 的解聚方法可以 分为水解（包括酸解、碱解、纯水解聚）、醇解、超临界流体解聚等[1]，一些方 法已经进行了实际应用。尽管如此，这些方法仍存在的众多不利因素，如反应 条件苛刻（高温、高压）、或分离过程复杂（酸、碱、催化剂等）、或后处理过 程对环境的污染等。我们利用微波技术在纯水中实现了 PET 的完全解聚，这将 消除目前PET 解聚方法存在的众多不利因素[2]，在此工作基础上，我们通过选择 适当的催化剂对PET 解聚的催化作用进行了初步研究。 实验部分 1、仪器与试剂 ETHOS 900 微波消解仪（意大利 Milestone）。 样品：PET 聚酯片（辽阳化纤：特性粘度 0.642 dL/g）。 试剂：高纯水(三次亚沸蒸馏水)、醋酸钾 （化学纯，温州化学用料厂）、醋 酸锌 （分析纯，中国灵捷实业有限公司）、草酸钾 （分析纯，上海试四赫维化工 有限公司）。 2、催化剂的选择 由于醋酸盐具有对聚合物降解的效果显著、降解后颜色浅、无沉淀以及价 格便宜等诸多优点，作为催化剂而被广泛用于高聚物降解，其中醋酸锌是被研 究最多的一种催化剂[3]。此外，草酸钙、氧化钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾等也曾用 [4] 来研究作为PET 醇解的催化剂 ，本研究中使用了草酸钾、醋酸钾和醋酸锌作为 *国家自然科学基金资助项目（编号: **通讯联系人 PET 解聚的催化剂。 3、实验方法 将PET/纯水按1:10 的比例放入100mL 反应罐中，设置反应时间、压力、功 率等条件进行反应。反应结束后，将反应罐放入冷水浴中，完全冷却后，进行 过滤。保留滤液，对固相产物先用 KOH 洗涤，然后用蒸馏水洗涤除去水溶性物 质 （乙二醇），然后在45℃的真空干燥箱中干燥，将干燥的产物进行恒重，至前 后两次称量误差不超过0.0005。 结果与讨论 100 ） 90 % 草酸钾 （ 80 率 醋酸钾 聚 解 70 醋酸锌 T E P 60 50 0 2 4 6 催化剂用量（%） 图1. 催化剂对PET 解聚率的影响 在解聚压力为 18bar，微波功率为700W，水与PET 质量比为 1：6，反应时 间为105 min,不使用催化剂时，PET 的解聚率为50.22% （图1）。 可以看出，草酸钾、醋酸钾、醋酸锌对PET 的解聚均有催化效果，催化剂用 量在0.5～2%较为合适。在催化剂用量≤2%时，草酸钾的催化解聚效果最好，然 而草酸钾作催化剂时，解聚产物呈白色絮状物，对后续处理造成一定困难。当催 化剂用量在2.0%～5.0%时，PET 的解聚率变化呈不