Синтез и исследование начальных продуктов вторичного полиэтилентерефталата
Определение среднечисловой молекулярной массы криоскопическим методом. Исследование алкоголиза полиэтилентерефталата на присутсвие этиленгликоля. Деструкция полиэтилентерефталата в присутствии этиленгликоля с образованием бисгидроксиэтилентерефталата.
| Рубрика | Химия |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.05.2018 |
| Размер файла | 859,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
тАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Факультет «Химическая Технология Топлива и органических соединений»
Кафедра «Технология высокомолекулярных соединений и пластмасс»
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НАЧАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА
Научная дипломная работа бакалавра
«Химическая технология высокомолекулярных
соединения и пластических масс»
УСМАНОВ ИКРОМЖОН ТОЖИБАЕВИЧ
Научный руководитель д.х.н., проф. Магрупов Ф.А.
Ташкент-2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Физическая переработка
1.2 Химическая переработка
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1 Исходный сыре
2.2 Методы определения физико-химических показателей
Глава 3. Обсуждения результатов
3.1 Исследование алкоголиза полиэтилентерефталат присутсвия этиленгликоля
Выводы
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы: Решение и воплощение в жизнь задач поставленных перед Олий мажлисом республики Узбекистан президентом Каримовым И.А. является первостепенной и наиважнейшей областью применения научных разработок в промышленность. Поиск возможностей получения материалов аналогичным импортируемым, на основе местного сырья является наиболее целесообразным. Создание новых высоко реакционноспособных полимеров и полимерных продуктов в области химии, наряду с производством требует интенсивных поисков по созданию научных основ для получения полимеров обладающих комплексом ценных и прогнозируемых свойств.
В соответствии с принятой Программой первоочередных мер по расширению объемов производства и освоению выпуска новых видов конкурентоспособной продукции предусматривается в 2012-2016 годах реализация более 270 инвестиционных проектов расчетной стоимостью 6,2 миллиарда долларов, а также отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства.
На сегоднящный день во многих предприятиях Республики используют большое количества полиэтилентерефталата, для получения упаковочных и текстильных материалов. Это ставит перед ученными задачу использования накапливающегося количества вторичного полиэтилентерефталата для разработки технологии получения первичного ПЭТФ. На их основе анализ литературных данных показали возможность получения полиэтилентерефталата из продуктов метанолиза при больших давлениях. Корейскими ученными было показано получения полиэтилентерефталата на основе бисгидроксиэтилентерефталата, при этом процесс проводится в двух этапах, который заключается в получение бисгидроксиэтилентерефталата, затем метилированием диметилтерефталата, его получения исходного сырья для синтеза полиэтилентерефталата. В связи с этим перед нами стоит задача изыскания возможности синтеза полиэтилентерефталата на основе вторичного полиэтилентерефталата.
Цель работы: Синтез и исследование процесса алкоголиза полиэтилентерефталата с получением исходного сырья для получения первичного полиэтилентерефталата
Научная новизна диплома: Показана возможность глубокой деструкции полиэтилентерефталата в присутствии этиленгликоля с образованием бисгидроксиэтилентерефталата. Изучено влияние продолжительности алькоголиза на образования бисгидроксиэтилентерефталата. Показана принципиальная возможность получения полиэтилентерефталата на основе бисгидроксиэтилентерефталата.
Публикации: Результаты дипломной работы докладывались и публиковались на Республиканских научно-технических конференциях и конференциях института. По результатам исследований опубликованы 5 работ. этиленгликоль масса криоскопический алкоголиз
1. “Пути утилизации бытовых отходов” “Умидли кимёгарлар - 2010” Тошкент Кимё Технология Институти ёш олимлари: докторант, аспирант, илмий ходим, магистратура ва баклавриат талабаларини XIX илмий-техникавий анжуманини ма?олалар тўплами. Тошкент 2010й. 1 том, 207 бет. Р.И.Адилов, У.З.Мирсагатова, И.Т.Усманов.
2. “Иккиламчи полиэтилентерефталатни кимёвий ?айта ишлаб, улардан кимё саноати учун хом ашёлар олиш” “Умидли кимёгарлар - 2012” Тошкент Кимё Технология Институти ёш олимлари: докторант, аспирант, илмий ходим, магистратура ва баклавриат талабаларини XХI илмий-техникавий анжуманини ма?олалар тўплами. Тошкент 2012й. 1 том, 244 бет. А.Б.Жураев, М.Г. Ишмухаммедова, И.Т. Усманов.
3. “Перспективы переработки полиэтилентерефталата до исходных мономеров” I-я Республиканская научно - практическая конференция «Зеленая химия» - в интересах устойчивого развития. Самар?анд 2012й. 195 бет. Ф.А.Магрупов, А.Б.Жураев, И.Т.Усманов.
4. “Олигомеры на основе вторичного полиэтилентерефталата” Ўзбекистон Республикаси и?тидорли ёшларни ?ўллаб-?увватлаш “Улу?бек” жамоат фонди томонидан “Интелектуал ёшлар-Ватанимиз келажаги” илмий ма?олалар тўплами. Тошкент - “Таълим нашриёти”-2012й 251 бет.
5. “Полиэтилентерефталат полимерлари” “Кимёгар” Тошкент Кимё Технология Институти газетаси. ТКТИ 2012й. 10 бет. А.Б.Жураев, И.Т.Усманов.
Структура и объем дипломной работы: Дипломная работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов эксперимента, списка использованной литературы, приложения и составляет 35 страниц машинописного текста, включая 2 рисунка, 7 таблиц, список использованной литературы содержит 44 наименований.
гЛАВА 1. Литературный обзор
1.1 Современное состояние утилизации вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ)
На сегодняшний день стоимость затрат по переработке отходов остается достаточно высокой. Чтобы собрать и переработать 1 т. пластмассовых отходов, требуется затратить около 3.200 немецких марок (или 2.048 долларов США за 1 тонну) [1].
Утилизация отходов полимерного производства проводится следующими способами:
1) сжигание;
2) использование в качестве вторичного полимерного сырья.
Очень распространенным способом использования отходов упаковки (полимерной и комбинированной) является сжигание. Теплотворная способность 2 т. отходов упаковки эквивалентна теплотворной способности
1 т. нефти.
Однако, с экологической точки зрения этот способ неприемлем. Успешнее всего в мире перерабатывают отходы ПЭТФ, главным образом, бутылки из-под шипучих напитков, соков, масла и других. Многие бутыли имеют многослойную структуру с высокой адгезией между слоями и высокими барьерными свойствами (для СО2, O2). Это не позволяет разделять слоевую пленку по типам пластиков. Такие отходы используют только индивидуально для определенных назначений - изготовления досок, плит, мебели или как добавку в асфальт [2].
Выделено два основных направления переработки отходов ПЭТФ:
-механическая переработка в новые изделия;
-Химическая - деполимеризация до мономеров или олигомеров;
Направления использования вторичного полиэтилентерефталата
Механические направления заключаются, в измельчении отходов, их промывке, удалении остатков этикетки, пробок, сушки с получением вторичного ПЭТФ, пригодного для переработки традиционными методами.
Около трети вторичного ПЭТФ используется для изготовления волокна для ковров, синтетических нитей, одежды и геотекстиля. Остальные направления применения вторичного ПЭТФ включают производство листа и пленки, бандажной ленты и процесс "бутылка в бутылку".
Декоративные изделия можно отливать из смеси 40% измельченных отходов ПЭТФ и 60% измельченных отходов ПЭНД после сушки и смешения. Волокна из вторичного ПЭТФ находят самое различное применение. Геотекстильное полотно возможно станет изготавливаться полностью из вторичного ПЭТФ при условии обеспечения стабильного качества и гарантированных объемов поставок.
Регенерированные ПЭТФ находят применение в производстве разнообразных изделий. Основными сферами потребления получаемой из них продукции являются:
-производство упаковки (коробки, мешки, пленки, барабаны для кабеля и проводов);
-строительство (перегородки, крыши, навесы, сваи, опоры, ограды, трубы, мусорные мешки);
-изготовление предметов домашнего обихода;
-оборудование площадок и парков (скамейки, столы, стенды, мусорные ведра и баки, ящики для овощей, розетки, каркасы светильников, ручки (дверные, для ножей, чемоданов и т.п.);
-сельское хозяйство (пленки для оранжерей и теплиц, ирригационные трубы);
-очень распространенным является изготовление полимерного бетона на основе вторичного ПЭТФ [3].
Волокна из вторичного ПЭТФ находят самое различное применение. Геотекстильное полотно возможно станет изготавливаться полностью из вторичного ПЭТФ при условии обеспечения стабильного качества и гарантированных объемов поставок. Другие применения волокна включают изготовление автомобильных частей (ковры, обивка), а также ковровые покрытия для жилых и офисных помещений. Приблизительно 70 % всего вторичного европейского ПЭТФ используются для производства волокон полиэстера. Волокна большого диаметра используются как утеплитель спортивной одежды, спальных мешков и как наполнитель для мягких игрушек. [4].
Вторичный ПЭТФ также используется для изготовления волокон меньшего диаметра. Из них получают искусственную шерсть, используемую для трикотажных рубашек, свитеров и шарфов. Такие ткани могут содержать до 100 % вторичного материала (теплый свитер из искусственной шерсти использует 25 переработанных ПЭТФ бутылок [5].
Лист и лента - "классические" продукты из вторичного полиэтилентерефталата. Лист производится для изготовления пластмассовых коробок (для фруктов и яиц). Контейнеры для яиц и другие пластмассовые коробки (типа коробок для ягод) занимают приблизительно 9% общего объема использования вторичного ПЭТФ. Другие области применения вторичного ПЭТФ включают упаковку для туалетных принадлежностей и товаров народного потребления. Считается, что это "закрывает петлю рециркуляции", поскольку позволяет упаковке быть переработанной в новую упаковку. Все переработанные упаковки остаются доступными для вторичной переработки [6].
Волокнистый материал, полученный из вторичного полиэтилентерефталата можно использовать в качестве сорбента на очистных сооружениях, в качестве утеплителя или наполнителя. Изучено влияния технология условий переработке ( кратность экструзии , условия мойки и сушки , температуры расплава и оформляющих элементов оснастки) на изменения структуры и свойств пищевого ПЭТФ и материалов на его отходов[7].
Характеризуя техническую политику фирмы , необходимо отметить, что победно шествие ПЭТФ- бутылок было таким успешным еще и потому, что были вовремя разработаны соответствующие методы рециклинга. Впервые годы пустые использованные бутылки применялись для изготовления гранулята и волокон. Так как количество ПЭТФ - бутылок продолжало стремительно возрастать, возник вопрос о высококачественной вторичной переработке для применения вторичного материала в пищевой промышленности. С тех пор, как FDA (FOOD AND DRAG ADMINISTRATION) допустила использование разработанного фирмой EREMA метода “ Вакурема” и полученного с его помощью продукта в пищевой промышленность (ноябрь 2000г.), использование этой техники рециклинга расширилось [8].
Авторами изучено влияние технологические условий переработки (кратность экструзии, условия мойки и сушки, температуры расплава и оформляющих элементов оснастки) на изменение структуры и свойств пищевого ПЭТФ и материалов на основе его отходов. Показано что уже после первой стадии экструзионной переработки как первичного ПЭТФ, так и его бытовых отходов происходит заметное снижение характеристической вязкости и рост показателя текучести расплава, а также концентрации концевых карбоксильных групп. При литье в холодную форму (Т=30 С) наблюдается уменьшение значений динамического модуля сдвига в широком интервале температур по сравнению с горячей формой [9].
Утилизацию ПЭТФ осуществляют его измельчением до частиц размером 5-500 мкм, смешением с технологическими добавками (антиоксиданты, красители, восстановители, смазки, наполнители) и поведением переработки с осуществлением разбавления ПЭТФ до достижения требуемой консистенции [10].
Изучена переэтерификация, протекающая в процессе смешения в рсаплаве ПЭТФ и полибутилентерефталате, наполненных наночастицами SiO2, необработанными и обработанными силановым агентом сочетания. Показано, что наночастицы SiO2 ингибируют процесс переэтерификации. По сравнению с обработанным нанонаполнителем необработанный SiO2 является более эффективным ингибитором [11].
Химическое направления заключается деструкции ПЭТФ отходов в присутствии различных классов органических соединений до олигомеров с разнообразными функциональными группами вплоть до исходных мономеров. В зависимости от типа химического деструктирующего агента (вода, водные растворы щелочи, спирты, кислоты) процесс можно разделить на гидролиз, алкоголиз, аминолиз и другие, которые позволяет получить полезные продукты для химической промышленности.
Влияние природы щелочи и ее содержания в исходной реакционной смеси на макрокинетические характеристики глубокого гидролиза ПЭТФ в водных и спиртовых растворах [12].
Расщепления отходов водой до терефталевой кислоты может быть проведено за 1 ч при давлении 2-3 МПа при 215-2200С или за 5 ч при 1,5 МПа. Оптимальными условиями щелочного расщепления является: давление 0,9-1 МПа; температура 180-1850С; продолжительность 1-2 ч; концентрация щелочи 5-7% при количестве раствора 8,5-7 об.ч. на 1 масс.ч. полиэфира. Продукт щелочной расщепления представляет сабой водный раствор динатревой соли терефталевой кислоты. Терефталевую кислоту осаждают минеральной кислотой, промывают и после сушки направляют на очистку или на метилерование.
С помощью суперкритической воды был осуществлен гидролиз, при этом процесс осуществлен за 30 минут при температуры 350-4000С и давления 25-30 МПа. Изучено зависимость степени преврашения от температура реакции, выход терефталевой кислоты может достигнут 99%.
Полигонный полиэтилентерефталат был деструктирован присутствии воды до исходного соединений. Исследована возможность получения диэтилового эфира терефталевой кислоты в отсутствие катализатора в качающемся автоклаве цилиндрической формы с осью качаний проходящей через геометрический центр [13].
Исследовано влияние факторов окружающей среды на растрескивание под действием напряжений ПЭТФ - бутылей для напитков. Механизм растрескивания ПЭТФ вклучает действие бикарбонатных ионов с их превращением в карбонатные и гидроксианионы и последующий гидролиз сложноэфирных связей. Влажность и щелочные воды оказывают значительное влияние на разрушение бутылей [14].
Авторами получен ионообменный материал из гидролиза отходов ПЭТФ в нейтральной кислой (HNO3) и щелочи (NaOH) средах для извлечения катионных загрязненных из воды. В процессе кислотного гидролиза на ПВ частиц ПЭТФ образуется до 0,5 моль/г СООН- групп и они обладают высокой способностью адсорбировать модельные соединения из водного растворов. Гидролиз приводит к получению материалов с низким содержанием поверх. СООН- групп, которые не адсорбтруют модельные соединения [15].
Наряду с вышеописанными методами деструкции полимера, разработан способ утилизации отходов ПЭТФ амминолизом [16] с полученим исходных мономеров, используемых для производства полиамидов. Другие авторы изучали аминолиз отходов полиэтилентерефталата этаноламином при 1900С в присутствии дибутиловооксида. Полученный белый осадок изучен спектроскопическими методами [17].
Из самых распространенных методов является алколиз. Для алкоголиза используют различные много атомные спирты, в частности этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликол, глицерин и т.д.
Продукты алкоголиза ВПЭТФ находят широкие применения в различных отраслях промышленности: в строительстве, при производстве композиционных материалов, пленкообразующих веществ, обуви, ненасыщенных полиэфиров и эпоксидных олигомеров. Используют различных многоатомные спирты, в частности этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин. В результате алкоголиза образуются гидроксилсодержащие полиэфирполиоли, которые могут применяется для получения полиуретанов, волокнообразующих полимеров, алкидных олигомеров, ненасыщенных полиэфиров. Химическая рециркуляция - другой распространенный метод для переработки отходов потребления. Однако, затраты на оборудование слишком высоки, это требует для обеспечения рентабельности большие товарообороты. Химические способы переработки пластиковых отходов в основном направлены на использование ПЭТФ отходов потребления, потерявших первичные свойства и которые сложно переработать материальными способами [18].
Исследованы скорость деструкции и изменение молекулярной массы смесей ПЭТФ/полилактид (ПЛА) с различным соотношением компонентов, полученных смешением в растворе. Скорость разложения мембраны из ПЭТФ/ПЛА=9:1 была наивысшей среди четырёх полисмесей. Изменение молекулярной массы ПЭТФ в поли смесях в естественных условиях было аналогичным изменению скорости разложения поли смесей во всех условиях разложения. [19].
Также распространен способ переработки отходов ПЭТФ - получение сравнительно недорогой ненасыщенной полиэфирной смолы. Для этого отходы ПЭТФ, подвергаются гликолизу и поликонденсации с добавлением ненасыщенных многоосновных кислот или их ангидридов с целью получения ненасыщенной полиэфирной смолы [20].
Также распространенный способ переработки ПЭТФ-отходов - получение сравнительно недорогой ненасыщенной полиэфирной смолы. Для этого отходы ПЭТФ, с содержанием влаги 0,1 - 10 %, подвергаются гликолизуи поликонденсации с добавлением б- , в - ненасыщенных многоосновных кислот или их ангидридов с целью получения ненасыщенной полиэфирной смолы [21].
Изучена возможность использования различных технологий химической деструкции отходов ПЭТФ (алкоголиз, гидролиз а основной среде) с целью получения из них терефталевой кислоты (с использованием КТ, различных активирующих добавок, напр. неогранич. солей) [22].
Показано, что введение добавок этиленгликоля и четвертичных аммониевых соединений значительно увеличивает скорость щелочного гидролиза полиэтилентерефталата. [23].
Для регенерации из отходов ПЭТФ диметилтерефталата наиболее часто используют метанолиз, который может быть проведен как периодический, так и непреривынй способом. Метод дает высокие выходы и отличается быстратой. Исследовано состав продуктов метанолиза полимерного геля ПЭТФ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показано, что различие в составе продуктов метанолиза полимерного геля и продуктов метанолиза ПЭТФ обнаруживается не на качественном, одного из двух неидентифицированных соединений в продуктах метанолиза полимерного геля заметно выше. [24].
На основе гидролиза проводились рядь экспериментов и изучено химические свойства продукта реакции. Водные ПУ- дисперсии (ПУД) получают на основе продуктов деполимеризации отходов ПЭТФ проводимой в присутствии бутандиола-1,4. Структура продуктов ПУД проанализирована методами ДСК, ИК-спектроскопии с фурье- преобразованием гель-хроматографически. Сделан вывод что использование отходов ПУ улучшает качество получаемых полтуретановых дисперсий.
Обработана методика гидролиза полиэтилентерефталата количественного определения исходных веществ и продуктов в реакционной смеси. При этом контролировано механизм протекания процесса, а также для определения его кинетических характеристик [25].
Изучено влияние компонентов (пентаэритрит, триметилопропан/ смеси низкомолекулярных спиртов на деструкциию отходов ПЭТФ. Установлено, что при основных условиях процесса: соотношение ПЭТФ и пентаэритрида 1:2-3, температура 180-1900С, продолжительность 6 часов степень деструкции достигает 90% и не меняется приувеличении доли катализатора до 0,3% [26].
Авторами рассмотрено состояние проблемы и перспективы химческой рециклинга отходов ПЭТФ. Исследована кинетика процесса алкоголиза отходов ПЭТФ под действием глицерина, установлено влияние технологических факторов. Предложен мханизм реакции глицеролиза отходов ПЭТФ, которые могут дальнейшим использовать для разработки клеев расплавов, полиуретановых композиций, ненасыщенных сложных полиэфиров [27].
Изучен алкоголиз отходов пищевой тары из полиэтилентерефталата пентаэритритом при различных соотношения реагентов в интервале температур от 215 до 255 С при атмосферном давлении. Обнаружено что реакция сопровождается образованием продукта, отличающегося высоким содержанием гидроксильных групп, который в результате поликонденсации может превращаться в полимер трехмерной структуры. Установлено, что входе процессе алкоглиза эффективен катализ соединениями цинка, которые по убыванию активности располагаются в следующий ряд: (бис)-салицилато Zn(II), >линолеат цинка > ацетат цинка > оксид цинка. Отмечено, что оксид цинка не оказывает влияния на вторичные процессы с участием продуктов алкоголиза.
Предложен способ регенерации раствора, содержащего хим. соединения, полученных путём деполимеризации ПЭТФ из материала, содержащего ПЭТФ, в форме бутылок (отходы, мусор) путём реакции материала, в отсутствии воды, с реагентом, состоящем из >1 соли металла и кислоты, более слабый, чем терефталевой кислоты и этиленгликоля. [28].
Патентуют способ химической реутилизации отработанного полиэтилентерефталата с получением терефталевой кислоты и этиленгликоля, включающий в себя гидролиз утильного ПЭТФ а с целью его деполимеризации отличающийся тем, что способ состоит из последующих этапов (а) отделения ПЭТФ ого компонента исходного сырья путём его перевода в хрупкую форму при помощи процессов кристаллизации [29]. Разработана технология производства композиционных материалов на основе вторичного ПЭТФ и различных наполнителей (бой стекла, кирпича, отсевы гравия, песок) и изделий на их основе. Приведена также схема технология процесса производства таких материалов [30].
Процесс удаления ионов из раствора образующегося при обработки ПЭТФ этиленгликолем и содержащего продукты гликолиза, этиленгликоль, катионы и анионы заключаются в пропускании раствора через катионно обменную смолу при температуре <100 в течение 30 мин [31].
Рассмотрены состояние проблемы и перспективы хим. рециклинга отходов ПЭТФ. Исследовано кинетика процесса алкоголиза отходов ПЭТФ под действием глицерина, установлено влияние технологическим факторов, с помощью которых можно управлять процессом, состава реакции смесина свойства рециклатов. Предложен механизм реакции глицеролиза отходов ПЭТФ, которые можно дальнейшем использовать для разработки клеев-расплавов, полиуретановых композиции, ненасыщенных сложных полиэфиров. [32].
Алкоголиз проводится при атмосферном давлении, при температуре 210-220°С и с добавлением трансэтерификационных катализаторов для уменьшения продолжительности реакции. Продукты, которые можно получить в результате гликолитических процессов, зависят как от типа используемого гликоля, так и от соотношения ПЭТФ/гликоль [33]. Если ЭГ используется в большом избытке, то можно получить бис-оксиэтилтерефталат (БОЭТ) с высоким выходом (> 90%) и с высокой степенью чистоты. Для снижения времени реакции нужен катализатор [34-35]; среди различных опробованных катализаторов наиболее эффективным оказался ацетат цинка.
Чистый БОЭТ можно добавлять в реактор на втором этапе полимеризации для получения нового ПЭТФ, либо его можно использовать в различных химических процессах, например, для приготовления твердого полиуретанового полимера.
При снижении молярного отношения ЭГ/ПЭТФ получается смесь олигомеров (их средняя молекулярная масса выше при более низком отношении). После фильтрации для отделения твердых примесей эту горячую смесь олигомеров можно использовать для получения восстановленных полиэфиров прямой полимеризацией в реакторе второго этапа полимеризации ПЭТФ, сочетая олигомерную смесь с потоком продуктов из реактора первого этапа. Благодаря исключению шагов по разделению и очистке конечный продукт становится более привлекательным с экономической точки зрения, но ПЭТФ, полученный таким способом, нельзя применять в контакте с пищевыми продуктами, поскольку в этом процессе не удаляются примеси, растворенные в утильном полимере (поэтому эта технология предпочтительна для переработки ПЭТФ с низкой степенью загрязнения). Если продукты деструктивной трансэтерификации ПЭТФ получают с высоким выходом, то их можно использовать без дальнейшей очистки. Часто цена этих материалов оказывается относительно низкой, если сравнивать с эквивалентными материалами, полученными классическим синтезом. Технологии этого типа являются безотходными или же отходы минимальны, и они менее сложны, чем традиционные технологии.
Когда для деполимеризации ПЭТФ из отходов используются иные гликоли, нежели ЭГ, получается смесь олигомерных сополимеров. Усредненный состав олигомеров зависит, конечно, от типов и относительного содержания гликолей, и после реакций трансэтерификации обычно наиболее вероятным будет распределение мономеров [36]. Что касается гликолиза с ЭГ, то средняя молекулярная масса конечных олигомеров зависит от молярного отношения гликоль/ПЭТФ; она выше, когда отношение ниже.
Для утилизации отходов ПЭТФ [37], отходы вместе с гликолем подают в горизонтальный цилиндрический аппарат снабженный рубашкой, горизонтальным перемешивающим нагревают содержимое аппарата до 175-250 ° до полного завершения реакции. Образующиеся при разложении ПЭТФ газовые продукты отводят из аппарата в конденсатор, а жидкий полиэфирполиол выгружают в прмежуточную ёмкость, для охлаждения и последующим филтрации. Сообщается [38], о методики рециклирования смеси отходов ПЭТФ и ПВХ. В процесс получают олигомеры, которые конденсируются с капролактамом. Полученные диолы удлиняются гексаметилендиизоционатом в ПУ, которые смешивают с ПВХ и получают продукты с высокими механическими характеристиками. Механически прочный ППУ для теплоизоляции было получена на основе термодеструкции отходов ПЭТФ [39]. Авторами показано принципиальная возможность и целесообразность использования продуктов деструкции ПЭТФ в качестве связующего для получения древесностружечных плит. [40]
Авторами получали нанокомпозиты на основе ПЭТФ и диоксида кремния (I). Процесс осуществлялась на две стадии: в первой стадии реакцию терефталевой кислоты с избытком этиленгликоля и на второй стадии - взаимодействие получаемого бис(гидроксиэтил)терефталата и тетераэтоксисилана. При реакции золь-гель способом при относительно высоких температурах образуется полисилоксановая сетка. Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что наночастицы I равномерно распределены в ПЭТФ - матрице. Методом ТГА показано, что энергия активации термической деструкции композитов увеличена. Методом ДСК определена пониженная способность композитов к неизотермич. кристаллизации [41].
Исследовано кинетика образования ПЭТФ из очищенного (БОЭТ) в присутствии Zn-KT. При этом описано выражение скорости образования ДЭГ из очищенного БОЭТ в присутствии Zn-KT. Применения в качестве катализатора Sb-KT при одинаковых концентрациях показало, что скорость реакции БОЭТ с Zn-KTв образовании ДЭГ выше аналогичной скорости с Sb в качестве катализатора. Методами высокоточной ЖХ, ЯМР, массспектрометрии и ДСК исследовали деструкцию отходов ПЭТФ этиленгликоля в атмосфере азота. Рассмотрено влияние времени гликолиза (до 10 часов). При этом найдено, что продуктах гликолиза содержится 75% мономера бис(оксиэтил)терефталат в кристаллическом форме [42]. А другими авторами запатентован способ извлечения из полиэтилентерефталатной крошки полезные продукты в присутствии этиленгликоля. Полученный продукт может использовано для получения исходного ПЭТ [43].
Как видно из выше перечисленных работ получения бисгидрокситерефталат из вторичных отходов полиэтилентерефталата становиться более приемлемый, так как с его помощью можно получить первичный полиэтилентерефталат. Но надо отметить что, во всех работах изучали только выход бисгидроксиэтилентерефталата, а изучение различных каждой фракций алкоголиза не проводится. В связи с этим мы в данной работе поставили цель, глубокого исследования синтеза бисгидрокситерефталата для полиэтилентерефталата.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходное сырье
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
OHCH2CH2[-OOCC6H4COOCH2CH2-]x-OH
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) - твёрдое вещество белого цвета без запаха, молекулярная масса 15000-24000 плотность 1,38-1,40 г/см3 (20 °С), t пл. 255-265 °С, t paзмягч. 245-248 °C. Температура стеклования 70-80 ° С.
ПЭТФ растворим в серной кислоте, фенолах , диметилформамиде.
Инертен к действию микроорганизмов.
Этиленгликоль (ЭГ) OH-CH2-CH2-OH
По ГОСТ 10136-77, этиленгликоль должен соответствовать следующим данным:
Молекулярная масса ………………………….62,07
Плотность , …………………..…………….1,1171
Коэффициент преломления ……...……….1,4319
Температура плавления , °С..…………………...-12,9
Температура кипения,°С………..197,2;96-98(14мм рm.cm).
Свойства растворителей и органических соединений использованные в работе.
|
Наименование |
Температура кипения, °С |
Плотность Кг/М3 |
Показатель преломления |
Степень чистоты |
|
|
Ацетон |
56,2 |
792 |
1,3591 |
Хим.ч |
|
|
Камфора |
178,4 |
990 |
- |
Хим.ч |
|
|
Уксусной Ангидирид |
115,3 |
982 |
1,5092 |
Хим.ч |
|
|
Пиридин |
152,0 |
950 |
1,4269 |
Хим.ч |
Методики проведения синтеза. Синтез продукта алкоголиза полиэтилентерефталата
В трехгорлую колбу снабженную мешалкой, обратным холодильником с ловушкой Дина-Старка, термометром и трубкой для ввода инертного газа загружали 1 моль отходов полиэтилентерефталата и 0,5-4 моль диола (Этиленгликоля). Затем нагревали реакционную массу до 100-120оС, включали мешалку и вновь поднимали температуру до 1905оС. При этой температуре реакционную массу выдерживали 8 часов.
Выход бисдигидрокситерефталат- 55-65 % от теоретического. Продукт представлял собой белый кристаллический порошок.
Фракционирование продуктов алкоголиза
Отмывку продуктов алкоголиза осуществляли следующим образом: в синтезированный смесь продукта алкоглиза добавляли 500 мл дистиллированной воды, затем нагревали до (94-96) оС и выдерживали в течении 20 минут при интенсивном перемешивании. Далее в горячем виде фильтровали и отделяли нерастворимую часть продуктов алкоголиза, а фильтрат охлаждали до 500С, опят фильтровали. Далее фильтрат охлаждали до комнатной температуры и опят фильтровали. После фильтрации также охлаждали до температуры 7-10ОС и снова фильтровали. Полученные продукты опят фильтровали и сушили до абсолютно сухого состояния.
Методики физико- химических анализов
Определение среднечисловой молекулярной массы криоскопическим методом
Криоскопический метод основан на определении понижения температуры плавления (Тпл) или кристализации (Ткр)растворов по сравнению с теми же величинами для чистого растворителя.Важнейшей характеристикой расворителя является его криоскопическая константа (К), показивающая понижения (Тпл)или (Ткр) чистого растворителя при растворении 1 моля исследуемого вещества в 1000 расворителя. Высокими значениями К обладают вещества с относительно высокой (Тпл) такие, как фенол, бензойная кислота и камфора, хорошо растворяющие олигомеры:
Тпл, С К
Фенол……………………………………………. 43,0 72,0
Бензойная кислота……………………………. 122,5 87,88
Камфора………………………………………… 178,4 40,0
Использования этих веществ в качестве расворителей не требует специальных высокочуствительных термометров типа термометра Бекмана. Схема прибора для определения молекуляной массы с использованием в качестве растворителья кристаллических веществ приведена на рисунки.
Определить (Тпл) чистого растворителя. Заполнит капилляр тонкоизмельченным порошком вещества, выбранного в качестве растворителя (диаметр капилляра не должен превишать 2 мм). Порошок уплотнить так, чтобы высота его столбика капилляре составляля 4-5мм. Капилляр прикрепить к термометру 1, следя за тем, чтобо столбик порошка находилься на ртутьном шарике термометра. Термометр с капилляром поместить в пробирку 3, которую вставить колбу 4, заполненую глицеринном или кремнийорганической жидкостю ВМ-5. Повышать температуру со скоростью 2°С/мин. Порошок сначала оплавляеться с поверхности, а затем по всему обьёму столбика. За (Тпл) принимается температура, при которой расплав вещества в капилляре образует мениск. Для повышения точности определения прекратить нагревание и охладить капилляр до начала кристаллизации вещества, затем снова нагревать 2°С/мин и определить температуру появления мениска. Взять среднее значение из нескольких определений.
Определить понижение (Тпл) вещества после растворения исследуемого компонента в нем.
В пробирке взвесить 0,1-0,2 г исследуемого компонента (с точностю до 0,0001г), добавить 2-4 г растворителя и сплавить смесь в плотно закретой пробирке на масленной банке при температуре 20°С выше (Тпл) расворителя 2-5 мин. Проибирку охладить, сплав извлечь, растереть в порошок на часовом стекле, заполнить капилляр и определить (Тпл) сплава, как описано выше. Тщательно избегать контакта исследуемых веществ с влагой.
Рассчитать среднечисловую молекулярную массу исследуемого компонента по формуле
Мn=
Где К- молекулярная депрессия растворителя; навески растворителя и исследуемого вещества соответственно; - разность температур плавления чистого расворителя и раствора.
Определение гидроксильного числа
Ацилирование гидроксильных групп при их определении можно проводить ангидридами различных кислот. Поэтому для единой характеристики содержания гидроксильных групп его принято условно выражать количеством миллиграммов КОН, необходимых для нейтрализации ангидрида, прореагировавшего с гидроксильными группами, которое содержатся в 1 г вещества (мг КОН/г). Эту характеристику называют гидроксильным числом.
Для ацетилирования применяют смесь уксусного ангидрида и пиридина. Пиридин связывает выделяющуюся уксусную кислоту и устраняет возможность гидролиза образующегося сложного эфира. В процессе анализа протекает реакция:
ROH+(CH3CO)2O+C5H5N=ROOCCH3+CH3COOH*NC5H5
Соль пиридина устойчива без водной среде и разлагается при добавлении воды. Выделившуюся уксусную кислоту оттитровывают щелочью.
Реактивы
Ацетилирующая смесь
NaOH, 0,5н. раствор
Фенолфталеин, 1% спиртовый раствор
Приборы
Колбы круглодонные с пришлифованными холодильниками ёмкостью 250мл
Трубки с хлористым кальцием
Пипетка ёмкостью 20мл
Цилиндр мерный ёмкостью 50 мл
Ход определения
Для определения гидроксильного числа полиэфир ацетилируют по методики. Навеска полиэфира обычно составляет 1-2 г. Нагревание проводят при 60°С в течение 2 ч.
Гидроксильное число ГЧ (в мг КОН/г) рассчитывают по формуле:
ГЧ=
V1- объем 0,5н. раствора NaOH, израсходованного на титрование контрольной пробы,мл;
V2- объем 0,5н. раствора NaOH, израсходованного на титрование рабочий пробы,мл;
F- поправочный коэффициент 0,5н. раствора NaOH, 0,028-титр 0,5н раствора КОН, г/мл
g- навеска, г.
Определение плотности гидростатическим методом
Плотность прессованных или литых полимеров может быт определена гидростатическим методом с помощью прибора.
Ход определения
Отпрессованную или литую таблетку полимера взвешивают с точностью до 0,0002 г, погружают спирт или петролейный эфир для удаления с поверхности таблетки пузырьков воздуха и вытирают фильтровальной бумагой. После этого образец подвешивают на очень тонкой проволке к крючку над чашкой весов и подставляют стакан с жидкостью, в которой проводят определение (полимер не должен в ней растворяться и набухать). Стакан ставят на специальную подставку, которая не должна касаться чашки весов. Образец с проволкой погружают в воду при 20° С и взвешивают. Затем взвешивают проволку без образца при том же уровне погружения.
Плотность полимера с (в г/см3) вычисляют по формуле:
=
Где g - вес таблетки полимера на воздухе, г
b1- вес таблетки и проволки в воде, г
b2 - вес проволки в воде, г
с0 - плотность воды или другой жидкости при 20°С (для воды с0 = 0,9983), г/см3
Определение показателя текучести расплава
Ход определения
Перед началом испытаний цилиндр и поршень нагревают до нужной температуры, выдерживают в течении 15 мин, а затем центральный канал вводят навеску испытаемого полимера и опускают поршень без груза. Спустя 3-4мин, когда установится не обходимая температура полимера, на поршень помещяют расчитанный по по приведенной выше формуле груз (вес груза в месте с поршнем должен составлять 2160 гс для создания давления на расплав 3 кг/см2).
После приложения нагрузки материал начинает выдавливаться через сопло пластомера. Первую выдавленную порцию загрузки (примерно 1/3) отбрасывают. Последующие порции срезают через определенные промежутки времени острым ножом и после охлаждения - взвешивают.
Масса загружаемого в цилиндр пластомера полимера и промежутки времени, через которые следует срезать выдавливаемый из сопла полимер, зависят от предпологаемого значения показателя текучести:
Показатель текучести расплава, г/10мин 0,15-1,0 1,0-3,5 3,5-10 10-25
Загрузка полимера, г ................................ 3-4 4-5 6-8 6-8
Промежуток времени, сек........................ 240 60 30 20
ПТР=
m1- масса полимера, г.
t- время, сек
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Большую часть полимерных бытовых отходов составляют полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) упаковочные материалы, в виде бутылок из под напитков, масел и т.д. Анализ литературных данных показывает, что существующие способы переработки отходов ПЭТФ упаковок можно разделить на две основные группы: физический (механический) и химический. Основой физического метода переработки ПЭТФ-отходов является измельчение их механическим воздействием и получение различных изделий повторной переработкой существующими методами переработки. Необходимо отметить, что этот способ полностью не решает проблему утилизации бытовых отходов ПЭТФ. Другим распространенным методом переработки ПЭТФ отходов является их химическая переработка путем гидролиза, алкоголиза, аминолиза и т.д. Привлекательность и приемлемость данного направления заключается в том, что с его помощью можно организовывать производства широко применяемых полимеров и полимерных композиционных материалов, отсутствующих по тем или иным причинам в различных регионах. Для Республики Узбекистан оптимальным методом рациональной утилизации ПЭТФ-содержащих отходов является их химическая переработка.
В качестве параметров оптимизации выбрали кислотное число, содержание гидроксильных групп, эфирное число, температуру плавления, среднечисловую молекулярную массу продуктов реакции. Факторами влияющими на эти параметры - температуру, продолжительность алкоголиза, количество ДЭГ.
Предварительные опыты показали, что взаимодействие ПЭТФ и ДЭГ с заметной скоростью протекает с 1800С. При дальнейшем повышении температуры до 2400С наблюдается увеличение значений содержания гидроксильных групп от 6,4 до 8,8 %, кислотного числа от 2,2 до 6,7 мгКОН/г, понижение значений эфирного числа и молекулярной массы от 480 до 395 мгКОН/г и от 550 до 360 соответственно. Изложенные данные свидетельствуют о том, что с повышением температуры растет глубина деструкции. Полученные результаты хорошо согласуются с данными работ [10,11], в которых исследован алкоголиз полиэтилентерефталата гликолями. Повышение значения кислотного числа с увеличением температуры, по видимому связано образованием осколков макромолекул, содержащих концевые карбоксильные группы. Наличие карбоксильных групп увеличивает вероятность протекания поликонденсации и роста молекулярной массы продуктов алкоголиза. В этой связи дальнейшие исследования проводили при температуре 2200С.
С повышением количества ДЭГ, взятого алкоголиза от 0,72 до 4 г/экв. на 100 г/экв. ПЭТФ, наблюдается увеличение концентрации гидроксильных групп, значительное уменьшение температуры плавления и молекулярной массы продуктов алкоголиза. В таблице 1 приведены основные физико - химические свойства и технологические характеристики синтезированных продуктов алкоголиза отходов ПЭТФ (ПАПЭТ) при температуре 2200С и продолжительности 6 часов.
Таблица 1 Зависимость физико - химических свойств продуктов алкоголиза от условий его проведения
|
Условия алкоголиза |
Физико - химические свойства |
|||||
|
Соотношение ПЭТФ:ДЭГ г-экв/г-экв |
Содержание гидроксильных групп, % |
Кислотное число, мгКОН/г |
Эфирное число мг КОН/г |
Температура плавления С |
Среднечисловая молекулярная масса |
|
|
1:0,72 |
8,2 |
7,6 |
334 |
108 |
415 |
|
|
1:1,8 |
12,6 |
4,2 |
206 |
101 |
269 |
|
|
1:4 |
19,8 |
3,7 |
141 |
жидк. |
172 |
Как видно из таблицы 1. при соотношении отхода ПЭТФ:ДЭГ=1:4 г-экв/г-экв наблюдается образование жидких смесь продуктов даже при комнатной температуре.
С увеличением продолжительности алкоголиза ПЭТФ диэтиленгликолем происходит закономерное снижение концентрации сложноэфирных групп, температуры плавления и молекулярной массы реакционной системы. При этом наиболее резкое изменение показателей происходит на начальных стадиях процесса. С увеличением количества деструктирующего агента степень деструкции за одно и тоже время алкоголиза растет. С увеличением продолжительности алкоголиза кривые изменения исследуемых показателей выходят на плато, что, по-видимому свидетельствует о наступлении равновесия. Из выше сказанного при нагревании вторичного ПЭТФ в присутствии ДЭГ происходит химическая деструкция, приводящая к образованию гидроксилсодержащих олигоэфиров.
Но надо отметить, что ученними развитых странах таких как, Япония, Китай, Корея исследуется и разрабатывается технология получения полиэтилентерефталата из продуктов алкоголиза ПЭТФ бисгидроксиэтилентерефталата и продукта его метанолиза для получения исходного сырья для синтеза полиэтилентерефталата [44]. В связи с выше поставленной целю нами начаты исследования глубокой деструкция ПЭТФ с образованием бисгидроксиэтилентерефталата, с достаточно высоким выходом. Показано влияния продолжительности на образования бисгидроксиэтилентерефталата. Изучено физико химическое свойства полученных продуктов. Исследованы состав полученных продуктов алкоголиза. Притом выход основного продукта составило около 40,68%. Синтезировано предварительно первичной полиэтилентерефталата.
3.1 Исследование алкоголиза полиэтилентерефталата присуствия этиленгликоля
Глубокий алкоголиз ВПЭТФ проводили в 4-х горлой колбе, снабженной мешалкой, термометром, обратным холодильником и трубкой для подачи инерного газа-азота. В колбу загружали этиленгликоль 48 г/экв. и ВПЭТФ 62 г/экв. В количестве 4 моля на моль элементарного звена ВПЭТФ. Затем этиленгликоль нагревали до 70-800С и продолжая нагрев и перемешениие в него вводили 0.5% от массы ВПЭТФ ацетата цинка в качестве катализатора алкоголиза и 1 моль измельченных частиц ВПЭТФ. Всю массу нагревали до 1900С(5), при непрерывном перемешивании и пропускании азота алкоголиз проводили в течении 8 часов.
Предполагаемый механизм алкоголиза при избытке этиленгликоля (ЭГ) протекает по следующему механизму.
В данной схеме приведен механизм, когда алкоголиз прошел до конца. При этом образуется бисгидроксиэтилентерефталат. Однако эти процессы как видно из приведенной схемы являются равновесными и следовательно можно предполагать о существовании в реакционной среде ди-, триммеров и т.д. приведенного на схеме продукта.
После окончания алкоголиза реакционную массу охлаждали до 500С и добавлением 500 мл нагретой до 500С дистиллированной воды производили растворение продуктов алкоголиза. Не растворивщегося при этой температуре часть алкоголиза отделяли фильтрованием, которую считали фракцией-1 который составила 36,12 гр.
Таблица 2 Состав продуктов алкоголиза
|
№ |
Наименование |
Выход (г) |
Выход (%) |
|
|
1. |
Фракция №1 (8 часов) |
36,12 |
56,8 |
|
|
2. |
Фракция №2 |
20,72 |
32,6 |
|
|
3. |
Фракция №3 |
3,07 |
4,8 |
Прошедший через фильтр горячий раствор охлаждали до температуры 12-130С. При этом опят выподал осадок, которую также отделяли фильтрованием (фракция-2). Прошедший фильтрат ставили в холодильник и охлаждали до 3-40С. Выпавший при этом осадок опят отделяли фильтрованием (фракция-3). Оставшейся фильтрат подвергали сначала обычной перегонке, затем после отгонки воды, вакуум перегонке для отделения мономерного этиленгликоля. После этого в колбе оставшаяся сначала густая жидкость, которая загустела в холодильнике. Эту фракцию считали фракцией-4. Все выпавшие в осадок фракции сушили в вакуум-шкафе при температуре не выше 600С до абсолютного сухого состояния.
Как видно из данных таблице 1. при отмывке полученного продукта алкоголиза в основном образуется нерастворимый даже при 500С продукт с выходом 56,8%, выход остальных фракции резко снижается. Образование основного нерастворимого части даже при 500С, позволяет тщательно исследовать каждую фракцию. Так, как Satish B. и др. показали при алкоголизе ПЭТФ с этиленгликолем при соотношение 1:4 моль/моль образуется бисгидроксиэтилентерефталат и димер с температурами плавлениям tнач=1060С и tкон= 1090С и tнач=1700С и tкон= 1740С соответственно.
Для увеличения выход необходимого продукта нами осуществлен процесс алкоголиз при 12 часов (таблица 3.). В колбу загружали этиленгликоль 144 г/экв. и ВПЭТФ 186 г/экв. В количестве 4 моля на моль элементарного звена ВПЭТФ. Затем этиленгликоль нагревали до 70-800С и продолжая нагрев и перемешениие в него вводили 0.5% от массы ВПЭТФ ацетата цинка в качестве катализатора алкоголиза и 1 моль измельченных частиц ВПЭТФ. Всю массу нагревали до 1900С(5), при непрерывном перемешивании и пропускании азота алкоголиз проводили в течении 12 часов. При этом с увеличением продолжительности алкоголиза увеличивается выход необходимой фракции до 40,68% .
Таблица 3
|
№ |
Наименование |
Выход (г) |
Выход (%) |
|
|
1. |
Фракция №1 (12 часов) |
68,65 |
36,03 |
|
|
2. |
Фракция №2 |
77,50 |
40,68 |
|
|
3. |
Фракция №3 |
20,83 |
10,9 |
Поэтому нами в дальнейшим направлено исследования к изучению свойств этих образцов (таблица 4).
Таблица 4 Физико-химические свойства полученных фракции при продолжительности 8 часов
|
№ |
Наименование |
Температура плавления |
Молекулярная масса |
Гидроксильное число |
|
|
1. |
Фракция №1 (8часов) |
106-140 |
825,67 |
4,86 |
|
|
2. |
Фракция №2 (8часов) |
104-112 |
262,57 |
13,9 |
|
|
3. |
Фракция №3 (8часов) |
106-118 |
271,5 |
13,1 |
Таблица 5 Физико-химические свойства полученных фракции при продолжительности 12 часов
|
№ |
Наименование |
Температура плавления |
Молекулярная масса |
Гидроксильное число |
|
|
1. |
Фракция №1 (12часов) |
106-128 |
666,66 |
6,22 |
|
|
2. |
Фракция №2 (12часов) |
108-110 |
242,42 |
14,75 |
|
|
3. |
Фракция №3 (12часов) |
106-110 |
238,53 |
14,12 |
Из данных таблице 3. видно в 1-вом фракции при растворении теплом воде основная часть мономеров и исходных продуктов растворяется, то ест высоко молекулярное фрагмент (примерно-бисгидроксиэтилентерефталат) остается. При этом как видно из таблице 2. в 1-вой фракции значения температуры плавления начинается при 1060С, и кончается при 140. Во 2 и 3 фракция значения температуры плавления начинается при 1060С, и кончается при 110-1120С. Начинание температур плавления у образцов с 1060С свидетельствует об образование одинаковых фрагментов продукции деструкции - бисгидросиэтилентерефталата. Увеличение конечного температуры плавления до 1400С, свидетельствует о нахождения высокомолекулярной фрагмента - димера. А значения молекулярных массы примерно 242 соответствует теоретической расчеты молекулярной массы бисгидроксиэтилентерефталата. Но надо отметить при фракцировании новерника в составе первой фракции остаётся немного часть этиленгликоля и бисгидроксиэтилентерефталата.
Для этого нами осуществлен опять фракцирования I-ой фракции. При этом получилась следующая показатели.
Таблица 6
|
№ |
Наименование |
Выход (г) |
Температура плавления ( С) |
|
|
1. |
Фракция I-1(12часов) |
34,73 |
154-160 |
|
|
2. |
Фракция I-2 |
13,83 |
104-124 |
|
|
3. |
Фракция I-3 |
1,71 |
104-112 |
Из данных таблице 5. появления после заново отмывке фракции соответствующих значениям предыдущей фракции при продолжительности 12 часов, свидетельствует выше сказанное предположения.
Из полученных продуктов алкоголиза дана ниже следующей установке (рис 1 нами был синтезирована первичный ПЭТФ. Синтез продолжали до окончания выхода ЭГ. При этом образовался максимально густой полимер, светло-желтого цвета. Для уточнения и сравнения полученного ПЭТФ, нами изучены технологические свойства (ПТР, плотность, температура плавления) ПЭТФ и сравнили с первичными ПЭТФ.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.1. Лабораторная установка синтеза полиэтилентерефталата из бисгидроксиэтилентерефталата.
Таблица 7 Сравнительный таблица исходных и использованных синтезов ПЭТФ
|
№ |
Наименование |
Плотность г/см3 |
Показатель текучести расплава (ПТР) |
Температура плавления |
|
|
1. |
Первичный ПЭТФ |
1,36 |
8,5 |
260-265 |
|
|
2. |
Вторичный ПЭТФ |
1,33 |
20 |
258-260 |
|
|
3. |
Синтезированный ПЭТФ |
1,12 |
32 |
252-255 |
Таким образом, исследования показали возможность получения бисгидроксиэтилентерефталата с достаточно высоким выходом. Но образование в достаточном количестве высокомолекулярного фрагмента требует дальнейшего исследования условии синтеза и состава, которое способствует к определение выше поставленной цели, то ест получения исходных продуктов для синтеза первичного полиэтилентерефталата.
ВЫВОДЫ
1. Выявлено что проводился алкоголиза ВПЭТФ этиленгликолем при их молярных соотношениях 1:4 моль/моль позволяет осуществить глубокий алкоголиз.
2. Проведения алкоголиза присутствии небольших количествах катализатора позволяет алкоголиз проводить до получения бисгидроксиэтилентерефталата.
3. Показано что бисгидроксиэитлентерефталат образуется в смеси с ди и тримерами.
...Подобные документы
Обзор вариантов промышленного получения этиленгликоля из окиси этилена. Описание технологической схемы и сырья, используемого в производстве многотонажного синтеза этиленгликоля (окись этилена, вода), побочных продуктов (этиленгликоль, диэтиленгликоль).
курсовая работа [38,0 K], добавлен 06.04.2010Получение, строение и разновидности полиэтилентерефталата - термопластика, наиболее распространённого представителя класса полиэфиров, который известен под разными фирменными названиями: полиэфир, лавсан или полиэстер. Физические и химические свойства.
реферат [137,0 K], добавлен 13.01.2011Общая характеристика полиэтилентерефталата (ПЭТ). Основные стадии его синтеза. Закономерности твердофазной поликонденсации ПЭТ. Схема образования полимерного нанокомпозита. Процесс органомодификации монтмориллонита. Исследования в области рециклинга ПЭТ.
статья [900,0 K], добавлен 03.03.2010Полиэтилентерефталат, его свойства и особенности. Химическое строение и процесс получения полиэтилентерефталата и полиэфирных смол. Способы производства полиэтилентерефталата в промышленности. Сурьма из курбиновых остатков производства полиэфиров.
курсовая работа [246,8 K], добавлен 11.10.2010Физические свойства этиленгликоля. Горючесть вещества, температура кипения, плавления. Пределы воспламенения паров в воздухе. Плотность этиленгликоля в зависимости от температуры. Токсичность для человека, реакции обнаружения. Получение и применение.
презентация [543,6 K], добавлен 25.10.2012Анализ возможностей повышения огнестойкости вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ) введением в него в качестве антипирена органоглины. Сущность современных физико-химических методов анализа полимерных материалов. Механизм действия полимерных материалов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.10.2010Физические и химические свойства гликолей. Технологическая схема получения этиленгликоля гидратацией окисиэтилена. Способы получение эфирных масел. Принцип технического совместного получения этиленгликоля и окисиэтилена в стационарном слое катализатора.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 19.08.2010Общая характеристика полиэтиленовой тары, технологические особенности и этапы ее производства, оценка влияния ацетальдегида на свойства. Выбор и обоснование способа производства, контроль исходного сырья и готовой продукции. Нормы и параметры технологии.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.01.2014Способность полимеров к вынужденной эластической деформации является их фундаментальным свойством и лежит в основе технологического приема, используемого при изготовлении пленок и волокон - ориентационной вытяжки. Механическое поведение полимера.
статья [295,4 K], добавлен 22.02.2010Расчет объема воздуха и продуктов горения, образующихся при сгорании вещества. Уравнение реакции горения этиленгликоля в воздухе. Горение смеси горючих газов. Расчет адиабатической температуры горения для стехиометрической смеси. Горение пропанола.
контрольная работа [76,8 K], добавлен 17.10.2012Применение тонких полимерных пленок в различных областях техники, изучение их структуры. Исследование термической деструкции методом ИК-спектроскопии. Получение полисилоксановых пленок на поверхности металла методом полимеризацией под действием разряда.
статья [547,4 K], добавлен 22.02.2010Уменьшение молярной массы полимера, изменение его строения, физических и химических свойств в результате деструкции. Проведение наблюдения за процессом деструкции полимера посредством термогравиметрии. Определение температуры деградации полимеров.
лабораторная работа [280,8 K], добавлен 01.05.2016Закон сохранения массы как важнейшее открытие атомно-молекулярной теории. Особенности изменения массы в химических реакциях. Определение молярной массы вещества. Составление уравнения реакции горения фосфора. Решение задач на "избыток" и "недостаток".
контрольная работа [14,2 K], добавлен 20.03.2011Магнитные сорбенты. Изотермы адсорбции. Синтез магнитного материала. Синтез магнитного сорбента. Определение содержания Fe(II) при помощи количественного анализа. Эктронномикроскопическое исследование. Рентгенофазовое исследование.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 22.08.2007Магнитопласты как новый класс видов полимерных композиционных материалов. Синтез поликапроамида из капролактама. Определение низкомолекулярных соединений, вязкости, молекулярной массы. Метод инфракрасной спектроскопии и термогравимитрического анализа.
отчет по практике [286,0 K], добавлен 26.07.2009Радиационная прививочная полимеризация. Химическое инициирование. Молекулярная и надмолекулярная структура полилактида. Сополимеризация полилактида и акриловой кислоты. Определение молекулярной массы. Определение привеса и статической обменной емкости.
курсовая работа [386,2 K], добавлен 13.11.2014Номенклатура многоатомных спиртов, их химические, физические и биологические свойства. Водные растворы этиленгликоля. Области применения, производство тринитрата глицерина. Взаимодействие гидроксида меди с глицерином и другими многоатомными спиртами.
презентация [259,7 K], добавлен 06.06.2012Исследование зависимости выхода по току от потенциала для бромид-ионов, их концентраций в растворах при совместном присутствии. Анализ методики электрохимического окисления иодид-ионов при градуировке. Описания реактивов, растворов и средств измерения.
дипломная работа [213,7 K], добавлен 25.06.2011Структура волокон, полученных из раствора высокомолекулярного поли-бис-трифторэтоксифосфазена (ПФ). Кристаллизация ПФ с образованием трех разновидностей кристаллических решеток в зависимости от величины молекулярной массы и условий получения материала.
статья [473,5 K], добавлен 22.02.2010Хлористый винил как представитель моногалоидных производных этиленовых углеводородов. Производство хлористого винила по Остросмысленскому, гидрохлорированием ацетилена и пиролизом дихлорэтана. Производство винилиденхлорида, винилацетата и этиленгликоля.
контрольная работа [3,0 M], добавлен 13.03.2011
