加壓微波輻射下醇解聚聚碳酸酯
聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，用途廣泛，并隨聚碳酸酯產(chǎn)銷量的迅猛增加，所產(chǎn)生的的廢PC也越來越多。雖然廢PC本身基本無毒性，但是由于體積龐大，且很難在自然條件下降解，不僅對(duì)環(huán)境造成很大影響，而且也是巨大的資源浪費(fèi)。因此，廢PC的循環(huán)利用日益受到人們的重視。
然而廢PC的主要處理方式是垃圾填埋和焚化處理。多年來，可以回收廢PC原材料(譬如BPA和碳酸酯)的化學(xué)解聚法一直吸引人們的注意。在甲醇和甲苯混合溶劑中的PC堿催化醇解可以以固體形式釋放出BPA(96%)和DMC(100%). 有人研究在500℃下用蒸汽熱分解PC進(jìn)行化學(xué)循環(huán)。在500℃下蒸汽熱分解PC的化學(xué)循環(huán)中加入Ca(OH)2催化劑可以產(chǎn)生70%的苯酚。
日本崇城大學(xué)納米科學(xué)學(xué)院的K Ikenaga等在加壓微波輻照下不使用催化劑醇解解聚PC獲得BPA。用NMR和FTIR鑒定解聚產(chǎn)物。190℃、3MPa壓力下輻照3h可以得到最大產(chǎn)量(94%)的BPA。另一方面，通過FTIR分析檢測(cè)不到碳酸二甲酯。為了闡明反應(yīng)機(jī)理，相似條件下用苯甲醇代理甲醇。微波輻照期間，同時(shí)發(fā)生的酯基交換反應(yīng)和脫炭酸反應(yīng)被發(fā)現(xiàn)直接產(chǎn)生二卞醚。從反應(yīng)混合物的1H-NMR化學(xué)位移斷定碳酸二芐酯和二芐醚的質(zhì)子比是11.2:88.8。因此，醇解下的碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化為二甲醚。在加壓微波輻照反應(yīng)后的常壓下，二甲醚就可以揮發(fā)。本研究中使用的醇解方法可以不使用催化劑完成BPA的高效回收，避免了分離碳酸二甲酯的步驟。
圖1 BPA的產(chǎn)率
圖2 (a)通過硅膠色譜柱用CHCl3-C6H8洗脫液去除BnOH的混合物的13C-NMR的譜圖；(b)DBnC標(biāo)準(zhǔn)樣的13C-NMR譜圖；(c)DBnE標(biāo)準(zhǔn)樣的13C-NMR譜圖
圖2顯示的是含油殘物、碳酸二芐酯和二芐醚的13C-NMR譜圖。
圖3 在加壓微波輻照下聚碳酸酯在甲醇和苯甲醇催化下解聚機(jī)理
堿催化醇解的主要反應(yīng)產(chǎn)物是BPA和DMC。然而在圖3中，加壓微波輻照條件下，沒有催化的甲醇時(shí)，BPA和二甲基醚可能會(huì)顯著產(chǎn)生。因此，沸點(diǎn)為-24℃的二甲醚在微波裝置減壓過程中會(huì)逸出。
圖4 微波加壓條件下非催化分解PC的假設(shè)產(chǎn)生機(jī)理
從不使用催化劑和易從二甲醚中分離BPA兩點(diǎn)來看，該解聚工藝是一種高效、便捷的工藝。
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