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离子液体催化降解废聚酯类材料反应规律研究

作　者: 李磊
导　师: 刘福胜
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 离子液体聚碳酸酯聚对苯二甲酸乙二醇酯水解醇解
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文合成了不同种类的离子液体,采用FT-IR和NMR.技术对离子液体的结构进行了表征。对聚碳酸酯(PC)在不同离子液体中的醇解反应进行了研究,考察了反应温度、反应时间、甲醇用量和离子液体用量对PC醇解反应结果的影响。结果表明,较佳的离子液体为[Bmim][Ac],较佳的工艺条件为:反应温度90℃、反应时间2.5 h、n(甲醇):n(PC)=6:1、m[Bmim][Ac]):m(PC)=0.75:1。在上述工艺条件下,PC醇解降解率为100%,BPA收率大于97%。采用FT-IR对产品的结构进行了表征。离子液体[Bmim][Ac]重复利用6次后,PC的降解率和BPA的收率无明显变化。对反应的动力学进行了研究,结果表明,PC在离子液体[Bmim][Ac]中的醇解为一级反应,活化能为167KJ/mol。对反应的醇解机理进行了阐述。以离子液体[Bmim][Ac]为反应介质和催化剂,对PC的水解进行了研究。考察了反应温度、反应时间、离子液体用量和水用量对PC水解结果的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:反应温度140℃、反应时间3.0h、m([Bmim][Ac]):m(PC)=1.5:1、n(水):n(PC)=5:1。在上述工艺条件下,PC水解降解率为100%,BPA收率大于97%。采用FT-IR对产品的结构进行了表征。离子液体[Bmim][Ac]重复利用6次后,PC的降解率和BPA的收率无明显变化。对反应的动力学进行了研究,结果表明,PC在离子液体[Bmim][Ac]中的水解为一级反应,活化能为244KJ/mol。对反应的水解机理进行了阐述。以离子液体[Bmim][Ac]为反应介质和催化剂,对PET的水解进行了研究。考察了离子液体用量、反应时间、反应温度和水用量对PET水解结果的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:m([Bmim][Ac]):m(PET)=1:1、反应时间3.0 h、反应温度为180℃,n(水):n(PET)=20:1。在上述条件下,PET水解降解率为100%,对苯二甲酸的收率大于86%。采用FT-IR对产品的结构进行了表征。离子液体[Bmim][Ac]重复利用6次后,PET的降解率无明显降低。对反应的水解机理进行了阐述。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 文献综述  10-24
  1.1 PC 材料的化学解聚  10-13
    1.1.1 聚碳酸酯的热裂解  10-11
    1.1.2 聚碳酸酯的醇解  11-12
    1.1.3 聚碳酸酯的水解  12
    1.1.4 聚碳酸酯的超临界和亚临界降解  12-13
  1.2 PET 材料的化学解聚  13-17
    1.2.1 水解法  13-14
    1.2.2 醇解法  14-16
    1.2.3 超临界法  16-17
  1.3 离子液体的研究背景  17-22
    1.3.1 离子液体概况  17
    1.3.2 离子液体的应用研究  17-22
  1.4 课题的意义与研究内容  22-24
    1.4.1 课题的意义  22
    1.4.2 课题的研究内容  22-24
2 离子液体的合成及对聚酯材料的溶解性能考察  24-29
  2.1 引言  24
  2.2 实验试剂及仪器  24-25
    2.2.1 实验试剂  24
    2.2.2 实验仪器  24-25
  2.3 离子液体的合成  25-26
    2.3.1 1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐([Bmim][Cl])的制备  25
    2.3.2 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([Bmim][Ac])的制备  25-26
  2.4 离子液体的表征  26-27
    2.4.1 [Bmim][Cl]的表征  26
    2.4.2 [Bmim][Ac]的表征  26-27
  2.5 离子液体对聚酯材料的溶解性能考察  27-28
    2.5.1 离子液体对PC 的溶解性能考察  27
    2.5.2 离子液体对PET 的溶解性能考察  27-28
  2.6 小结  28-29
3 PC 在离子液体[BMIM][AC]中的醇解反应研究  29-44
  3.1 引言  29
  3.2 实验部分  29-31
    3.2.1 实验试剂与仪器  29-30
    3.2.2 反应原理与工艺流程图  30-31
    3.2.3 实验步骤  31
    3.2.4 产品的结构表征  31
  3.3 实验结果与讨论  31-43
    3.3.1 不同离子液体对PC 醇解反应的影响  31-33
    3.3.2 PC 在[Bmim][Ac]中醇解工艺条件的优化  33-36
    3.3.3 产品的结构表征  36-37
    3.3.4 离子液体[Bmim][Ac]的回用性能考察  37
    3.3.5 PC 在[Bmim][Ac]中的醇解机理探索  37-41
    3.3.6 PC 在[Bmim][Ac]的醇解动力学考察  41-43
  3.4 本章小结  43-44
4 PC 在离子液体[BMIM][AC]中的水解反应研究  44-58
  4.1 引言  44
  4.2 实验部分  44-46
    4.2.1 实验试剂与仪器  44-45
    4.2.2 反应原理与工艺流程图  45
    4.2.3 实验步骤  45-46
    4.2.4 产品的结构表征  46
  4.3 实验结果与讨论  46-56
    4.3.1 PC 在[Bmim][Ac]中水解工艺条件的优化  46-50
    4.3.2 产品的结构表征  50-51
    4.3.3 离子液体[Bmim][Ac]的回用性能考察  51-52
    4.3.4 PC 在[Bmim][Ac]中的水解机理探索  52-54
    4.3.5 PC 在[Bmim][Ac]中水解动力学考察  54-56
  4.4 本章小结  56-58
5 PET 在离子液体[BMIM][AC]中的水解反应研究  58-69
  5.1 引言  58
  5.2 实验部分  58-60
    5.2.1 实验试剂与仪器  58-59
    5.2.2 反应原理与工艺流程图  59-60
    5.2.3 实验步骤  60
    5.2.4 产品的结构表征  60
  5.3 实验结果与讨论  60-68
    5.3.1 PET 在[Bmim][Ac]中水解工艺条件优化  60-65
    5.3.2 产品的结构表征  65
    5.3.3 离子液体[Bmim][Ac]的回用性能考察  65-66
    5.3.4 PET 在[Bmim][Ac]中水解机理探索  66-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-78
附录  78-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  80-81

离子液体催化降解废聚酯类材料反应规律研究

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