非水溶媒系におけるポリエステル類の加アルカリ分解機構に関する基礎的研究

聚酯在非水溶剂体系中碱分解机理的基础研究

• 批准号: 09780508
• 负责人: 胡 連春
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780508/
• 关键词: ポリエチレンテレフタレート; ポリカーボネート; プラスチック廃棄物; ケミカルリサイクル; 非水溶媒; テレフタル酸; ビスフェノールA; 炭酸ジメチル

本研究では、廃棄ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリカーボネート(PC)などのモノマー再生法の開発を目的として、PETとPCを無水のエチレングリコール(EG)、アルコール及びこれらの溶媒とエーテル(例えばジオキサン、テトラヒドロフラン)、炭水化物(例えばトルエン、キシレン)との混合溶媒中で分解し、分解に及ぼすこれらの溶媒の効果について検討した。アルカリを用いてPETの非水溶媒中での分解速度は水溶媒中より大幅に増大した。PETは無水EG中150〜180℃で短時間内にテレフタル酸ナトリウムとEGに解重合できた。EG中に少量のジオキサンなどのエーテルを添加するとその処理温度を下げることができる。特にアルコールとジオキサンの混合溶媒中では40〜70℃の低い温度で同様な解重合を高効率で行えることも見出した。分解生成物と残留物の重量変化、末端基の滴定分析及びそれらの^1H NMRと蛍光X線分析の解析結果より、PETの分解はペレットの表面で進行することが分かった。無水溶媒中でのアルカリの塩基活性増大と溶媒によるPETペレット表面の膨潤が分解速度を大幅に促進した原因と考えられる。分解速度は一次反応であり容易に制御できる。分解によって生成したテレフタル酸塩は溶媒中で沈殿析出するため、ろ過により容易に分離できた。テレフタル酸塩を少量の水に溶解し、硫酸などで中和すると高純度のテレフタル酸(TPA)が得られた。一方、ろ液は分解の溶媒として循環再使用でき、また蒸留すればEGが定量的に得られる。同様な方法でPCの分解も検討した。PCを触媒量のアルカリ存在下でアルコールとジオキサンあるいはトルエンとの混合溶媒中で分解したところ、40〜60℃の低い温度で迅速に解重合し、そのモノマーのビスフェノールAと炭酸ジメチルを容易に高効率で回収できることが分かった。本研究より得られた成果を技術的に実験し、廃棄PET及びPCの工業的あるいは社会的リサイクル法としての実用化を検討している。

In this study, the aim of the development of the regeneration method was to discard the solvent of PET and PC, and to develop the solvent of PET and PC without water. The decomposition, decomposition and effect of the solvent in mixed solvents (e.g., solvent, solvent), carbonaceous hydrates (e.g., solvent, solvent) are discussed. The decomposition rate of PET in non-aqueous solvent was significantly higher than that in aqueous solvent. PET is free of water in EG at 150 ~ 180℃ for a short time. A small amount of water is added to the surface of the EG. In particular, the mixed solvent has a low temperature of 40 ~ 70℃ and a high efficiency. Weight conversion of decomposition products and residues, titration analysis of terminal groups and analysis results of 1H NMR and X-ray analysis of PET decomposition products and surface analysis The increase of the activity of the hydroxyl group in anhydrous solvent and the increase of the decomposition rate of the swelling of PET in solvent are discussed. The decomposition speed is easy to control. The decomposition process is easy to separate from the solvent. A small amount of sulfuric acid is dissolved in water, and a high purity sulfuric acid (TPA) is obtained. A solution is decomposed and the solvent is recycled for reuse, and the solvent is evaporated to obtain a quantitative amount. The same method is used for PC decomposition. In the presence of PC catalyst, the catalyst can decompose in mixed solvent, and the catalyst can decompose rapidly at low temperature of 40 ~ 60℃. This study has been conducted to explore the application of PET and PC technologies in the industry.

项目成果

Lian-Chun Hu: "Alkali-Catalyzed Methanolysis of Polycarbonate" Polymer. (in press).

胡连春：“聚碳酸酯的碱催化甲醇分解”聚合物。

Akira Oku: "Alkali-Decomposition of Poly(ethylene terephthalate) with Sodium Hydroxide in Nonaqueoues Ethylene Glycol" J.Appl.Polym.Sci.63. 595-601 (1997)

Akira Oku：“九水乙二醇中聚对苯二甲酸乙二醇酯与氢氧化钠的碱分解”J.Appl.Polym.Sci.63。

Lian-Chun Hu: "Alkali-Decomposition of Poly(ethylene terephthalate) in Mixed Media of Nonaqueoues Alcohol and Ether" Polymer Journal. 29. 708-712 (1997)

胡连春：“聚对苯二甲酸乙二醇酯在九水醇和醚混合介质中的碱分解”聚合物杂志。