干紡氨綸廢絲的醇解回收及再利用.pdf

1、氨綸以其優(yōu)良的彈性和物理機(jī)械性能而廣泛應(yīng)用于紡織、生物醫(yī)用等領(lǐng)域。與此同時(shí)，在氨綸的生產(chǎn)與使用過(guò)程中產(chǎn)生了大量廢棄物。而對(duì)氨綸廢棄物回收利用方面的研究目前尚屬空白，本論文圍繞這一課題，展開(kāi)了干紡氨綸廢絲的醇解回收及再利用研究。
　　 （1）探討了氨綸廢絲表觀醇解動(dòng)力學(xué)過(guò)程。以一縮二乙二醇為醇解劑，在微型雙螺桿共混儀中對(duì)氨綸廢絲進(jìn)行醇解，通過(guò)測(cè)試降解產(chǎn)物的特性粘度描述了氨綸廢絲的表觀醇解過(guò)程，建立了相應(yīng)的醇解動(dòng)力學(xué)方程，求出了其醇

2、解速率常數(shù)和醇解反應(yīng)活化能。
　　 （2）建立了氨綸廢絲醇解產(chǎn)物分離的有效方法。首先利用冷凍法將醇解產(chǎn)物分成兩層：上層為蠟狀物質(zhì)，下層為棕色液體。再利用乙醚和水對(duì)蠟狀物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步分離和提純，利用酸堿溶液和乙醚對(duì)棕色液體中的主要醇解產(chǎn)物進(jìn)行分離。
　　 （3）分析了有機(jī)金屬催化劑、堿金屬催化劑及自催化作用下氨綸廢絲的主要醇解產(chǎn)物，并提出了相應(yīng)的醇解機(jī)理。利用羥值測(cè)試、pH值測(cè)試、紅外光譜測(cè)試、核磁共振氫譜測(cè)試、凝膠滲透色

3、譜測(cè)試、差示掃描量熱測(cè)試等方法對(duì)有機(jī)金屬催化劑醇解得到的分離提純后的蠟狀物質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，白色蠟狀物質(zhì)的主要成分為聚四氫呋喃，這種物質(zhì)是合成聚氨酯的重要原料。同時(shí)，利用高效液相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)試對(duì)下層棕色液體直接進(jìn)行了測(cè)試，并利用紅外光譜測(cè)試對(duì)棕色液體酸堿處理后得到的主要醇解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，液體層中主要的醇解產(chǎn)物為一縮二乙二醇-異氰酸酯加成化合物，這是一種具有羥基活性基團(tuán)的化合物。這兩種醇解產(chǎn)物的生成為氨綸廢絲的回收

4、利用提供了可能。另外，分析比較了不加催化劑和以堿做催化劑兩種條件下主要的醇解產(chǎn)物。結(jié)果表明，不加催化劑時(shí)，降解程度較??；堿做催化劑，副反應(yīng)較多。從而證明有機(jī)金屬在氨綸廢絲醇解過(guò)程中的重要作用。在上述分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了氨綸廢絲的有機(jī)金屬三元絡(luò)合催化機(jī)理、堿金屬催化和自催化醇解機(jī)理。
　　 （4）系統(tǒng)研究了醇解劑、醇解溫度、醇解時(shí)間、催化劑和醇解劑用量等降解工藝參數(shù)對(duì)醇解過(guò)程及主要降解產(chǎn)物-回收聚四氫呋喃的影響。結(jié)果表明

5、，聚乙二醇類(lèi)醇解劑得到的醇解產(chǎn)物容易分離，其中一縮二乙二醇得到的回收聚四氫呋喃性能最優(yōu)；適當(dāng)升高溫度、增加醇解時(shí)間都有利于氨綸廢絲的降解，但超過(guò)一定限度后，對(duì)醇解程度影響不大，而且溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使副反應(yīng)增加，回收聚四氫呋喃性能變差；有機(jī)金屬催化劑對(duì)氨綸廢絲的醇解有很強(qiáng)的催化作用，加入少量就能大大提高氨綸廢絲的降解程度；另外，醇解劑用量越多，氨綸廢絲的醇解越充分，得到的回收聚四氫呋喃純度越高。
　　 （5）研究了回收聚四氫呋

6、喃的再利用。利用溶液聚合和本體聚合方法，用回收聚四氫呋喃代替部分新鮮聚四氫呋喃，合成了再生聚氨酯。溶液聚合采用聚四氫呋喃、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和丙二胺為原料，按照氨綸的聚合方法進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果表明，當(dāng)回收聚四氫呋喃用量為聚四氫呋喃總量的10％時(shí)，這種方法得到的再生聚氨酯薄膜的分子量，彈性回復(fù)率和物理機(jī)械性能與聚四氫呋喃完全采用新鮮聚四氫呋喃制備的聚氨酯薄膜相應(yīng)性能差異很小。本體聚合采用聚四氫呋喃、甲苯二異氰酸酯和1，4-丁二醇為

7、原料。結(jié)果表明，回收聚四氫呋喃用量為聚四氫呋喃總量的25％時(shí)，這種方法得到的再生聚氨酯薄膜的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、彈性回復(fù)率和物理機(jī)械性能與聚四氫呋喃完全采用新鮮聚四氫呋喃制備的聚氨酯薄膜相應(yīng)性能差異很?。涣硗?，這種方法得到的聚氨酯薄膜的耐熱性和聚四氫呋喃完全采用新鮮聚四氫呋喃制備的聚氨酯的耐熱性相差不大，特別是第一階段的降解過(guò)程幾乎完全相同。本體聚合得到的聚氨酯可以用作膠粘劑，當(dāng)回收聚四氫呋喃用量降到聚四氫呋喃用量的25％時(shí)，回收聚四氫呋喃對(duì)