超_亚临界甲醇及甲醇 - 水共溶剂体系中聚碳酸酯解聚产物稳定性的深度剖析.docxVIP

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超/亚临界甲醇及甲醇-水共溶剂体系中聚碳酸酯解聚产物稳定性的深度剖析

一、引言

1.1研究背景与意义

聚碳酸酯(PC)作为一种综合性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的冲击韧性、透明性、尺寸稳定性以及优良的力学强度和电绝缘性,使用温度范围宽,还具备良好的耐蠕变性、耐候性及自熄性,被广泛应用于电子、电器、汽车、建筑、光学材料等众多领域。如今,全球PC总消耗量超过460万吨,我国亦是PC的生产和需求大国,目前年产量已超过113万吨,预计到2025年我国PC需求量将达337万吨/年。

然而,随着PC产量和使用量的不断增加,其废弃物的产生量也日益庞大。传统采用双酚A(BPA)为原料生产的PC,废弃物在自然界中降解缓慢,并且会释放出具有雌性激素作用的BPA,对生物体造成危害。将PC废弃物回收利用可以避免BPA对生物体造成不良影响,传统回收方法包括机械回收方法和能量回收法。机械回收只是将PC废料回收再加工,不改变PC化学结构,但无法保证加工制品性能;能量回收法则是通过焚烧PC废料利用其高热量,然而这种方法会造成严重的环境污染。因此,化学回收方法受到了广泛关注,该方法可将PC废弃物转化为小分子物质,用于PC合成,具有温和高效、节能环保、产物可持续利用等优点,对废旧PC的有效处理是发展绿色低碳经济的核心。在此背景下,各国纷纷出台塑料回收和再生政策,致力于构建全球塑料循环体系,实现塑料发展的闭路循环。

在PC的化学回收方法中,超/亚临界甲醇解聚技术展现出独特的优势。超临界流体是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的流体,而亚临界流体则是温度高于其沸点但低于临界温度,且压力低于其临界压力的流体。超/亚临界甲醇作为反应介质,具有粘度低、传质阻力小、扩散速度快的特点,能够使常温常压下不相溶的物质在该状态下形成均相体系,减小相间传质阻力,大大提高反应速度。同时,温度或压力的微小变化可以使超/亚临界甲醇的性质(如密度等)发生很大变化,从而有利于溶剂和溶质或催化剂的分离。在PC解聚过程中,超/亚临界甲醇能够有效分解PC,将其转化为小分子产物,如碳酸二甲酯(DMC)和双酚A(BPA)等,这些产物可作为原料重新用于PC的合成,实现PC的循环利用。

然而,在超/亚临界甲醇及甲醇-水共溶剂体系中,PC解聚产物的稳定性研究相对较少。解聚产物的稳定性对于PC回收工艺的优化和工业化应用至关重要。如果解聚产物不稳定,在后续的分离、提纯和储存过程中可能会发生分解、聚合等反应,导致产物损失和质量下降,增加回收成本和难度。例如,若DMC在反应体系中不稳定,可能会分解为甲醇和二氧化碳等,降低DMC的收率;BPA若发生聚合反应,则会影响其作为原料重新合成PC的性能。此外,研究解聚产物的稳定性也有助于深入理解PC解聚反应的机理,为反应条件的优化提供理论依据,从而提高PC解聚的效率和选择性,减少副反应的发生。从绿色化学的角度来看,稳定的解聚产物更有利于实现PC废弃物的高效、环保回收利用,减少对环境的影响,符合可持续发展的理念。因此,开展超/亚临界甲醇及甲醇-水共溶剂体系中聚碳酸酯解聚产物稳定性研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2国内外研究现状

超/亚临界流体技术作为一种新型的绿色化学技术,在聚合物解聚领域展现出独特的优势,受到了国内外学者的广泛关注。在聚碳酸酯(PC)解聚方面,众多研究聚焦于超/亚临界流体的应用,旨在实现PC的高效解聚和资源回收利用。

在国外,Akihiro等学者研究发现,超临界甲醇能够有效分解PC,将其转化为碳酸二甲酯(DMC)和双酚A(BPA)。他们深入探究了反应温度、压力和时间等因素对解聚反应的影响,发现升高温度和延长反应时间能够显著提高PC的解聚率。例如,在较高的温度下,超临界甲醇的活性增强,与PC分子的相互作用更加充分,从而加速了PC的解聚过程;延长反应时间则使得解聚反应更加完全,提高了产物的收率。但过高的温度也可能导致副反应的发生,影响产物的选择性和纯度。

国内学者对超/亚临界流体在PC解聚中的应用也开展了大量研究。张等研究了超临界甲醇中PC的解聚反应,考察了不同反应条件对解聚产物收率的影响。结果表明,在适当的反应条件下,如特定的温度、压力和反应时间组合,PC可以高效地解聚为DMC和BPA,且产物收率较高。通过调整反应条件,可以优化解聚反应,提高产物的质量和收率。例如,选择合适的温度和压力,可以使超临界甲醇的性质达到最佳状态,促进解聚反应的进行;控制反应时间,可以避免过度反应,减少副产物的生成。

关于PC解聚产物稳定性的

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