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)的石英毛細管反應器(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、反應溫度和反應時間對PC解聚率、主產物雙酚A(BPA)產率和苯酚產率的影響。采用氣-質聯(lián)譜(GC-MS)、氣相色譜(GC)對解聚液相產物進行定性定量分析，用傅立葉紅外光譜(FT-IR)和拉曼光譜(Raman)對固體產物進行定性分析。對在熔融石英管反應器(F

2、SCR)中催化解聚的氣相產物采用Raman光譜不取樣定性定量分析。根據PC催化解聚得到的產物，并結合相態(tài)變化，推測出PC在亞臨界水中催化解聚機理。主要結論如下:
　　利用FSCR，在分別添加和不添加催化劑醋酸錳(Mn(Ac)2)條件下進行PC解聚的相態(tài)變化對比研究，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器中完全溶解所

3、需的時間遠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，從而縮短解聚反應的時間。降溫過程中反應器內出現(xiàn)BPA油狀小液滴，并隨著溫度的降低而越來越多。相態(tài)對比研究為Mn(Ac)2催化解聚有利于縮短反應時間提供了有力的依據，并為高壓反應釜中解聚反應條件的選擇和機理討論提供了依據。
　　在質量投料比(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、時間15～60 min的條件下進行高壓釜中催化解聚實驗。結果表明在亞臨界水中添加催化劑能促進PC的解聚，在催化劑作用下完全解聚反應時間縮短，反應溫度降低;結果表明反應溫度和反應時間是PC解聚率和雙酚A(BPA)、苯酚產率的主要影響因素;雙酚A產率隨著溫度的升高和時間的延長出現(xiàn)先增加后下降的趨勢，而苯酚產率呈上升趨勢。較佳的反應條件是:催化劑投加比2.0％(0.06g Mn(Ac)2/3g PC)，反應溫度280℃，反應時間2

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