利用拉曼光譜研究亞臨界水中聚碳酸酯催化解聚.pdf

1、本文利用課題組自主研發(fā)的石英毛細(xì)管反應(yīng)器(FSCR)研究了亞臨界水中聚碳酸酯(PC)的催化解聚相態(tài)變化行為。利用間歇式高壓反應(yīng)釜研究了聚碳酸酯在亞臨界水中的催化解聚，考察催化劑投加量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)PC解聚率、主產(chǎn)物雙酚A(BPA)產(chǎn)率和苯酚產(chǎn)率的影響。采用氣-質(zhì)聯(lián)譜(GC-MS)、氣相色譜(GC)對(duì)解聚液相產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析，用傅立葉紅外光譜(FT-IR)和拉曼光譜(Raman)對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行定性分析。對(duì)在熔融石英管反應(yīng)器(F

2、SCR)中催化解聚的氣相產(chǎn)物采用Raman光譜不取樣定性定量分析。根據(jù)PC催化解聚得到的產(chǎn)物，并結(jié)合相態(tài)變化，推測出PC在亞臨界水中催化解聚機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　利用FSCR，在分別添加和不添加催化劑醋酸錳(Mn(Ac)2)條件下進(jìn)行PC解聚的相態(tài)變化對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)PC固體在升溫過程中逐漸軟化收縮熔融最終完全溶解，體系中相態(tài)變化過程為從開始的固-汽-液三相、汽-液-液三相以及汽-液兩相體系。PC在添加催化劑的反應(yīng)器中完全溶解所

3、需的時(shí)間遠(yuǎn)小于不添加催化劑的，說明添加Mn(Ac)2加快了熔融PC在水中的溶解速度，從而縮短解聚反應(yīng)的時(shí)間。降溫過程中反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)BPA油狀小液滴，并隨著溫度的降低而越來越多。相態(tài)對(duì)比研究為Mn(Ac)2催化解聚有利于縮短反應(yīng)時(shí)間提供了有力的依據(jù)，并為高壓反應(yīng)釜中解聚反應(yīng)條件的選擇和機(jī)理討論提供了依據(jù)。
　　在質(zhì)量投料比(H2O/PC)8.0，催化劑投加比(Mn(Ac)2/PC)0～2.5％，溫度250～280℃、壓力3.8～6.

4、0 MPa、時(shí)間15～60 min的條件下進(jìn)行高壓釜中催化解聚實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明在亞臨界水中添加催化劑能促進(jìn)PC的解聚，在催化劑作用下完全解聚反應(yīng)時(shí)間縮短，反應(yīng)溫度降低;結(jié)果表明反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是PC解聚率和雙酚A(BPA)、苯酚產(chǎn)率的主要影響因素;雙酚A產(chǎn)率隨著溫度的升高和時(shí)間的延長出現(xiàn)先增加后下降的趨勢，而苯酚產(chǎn)率呈上升趨勢。較佳的反應(yīng)條件是:催化劑投加比2.0％(0.06g Mn(Ac)2/3g PC)，反應(yīng)溫度280℃，反應(yīng)時(shí)間2

5、0 min，PC解聚率100％，BPA和苯酚產(chǎn)率分別為57.05％和18.63％。
　　投料比8∶1（H2O/PC），催化劑投加比2.0％，反應(yīng)溫度250～280℃及反應(yīng)時(shí)間15～120 min條件下，對(duì)石英管反應(yīng)器中的PC催化解聚后氣相產(chǎn)物CO2產(chǎn)率進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)其隨反應(yīng)時(shí)間增加和反應(yīng)溫度的延長而增加，石英管反應(yīng)器中產(chǎn)物達(dá)到最高產(chǎn)率需要的時(shí)間相比于高壓反應(yīng)釜中更長，推測主要是由于高壓反應(yīng)釜金屬器壁的催化作用導(dǎo)致。