对苯二甲酸乙二醇酯降解机理密度泛函的理论研究

采用密度泛函理论方法B3P86/6-31++G(d, p),对对苯二甲酸乙二醇酯一聚体降解反应机理进行了理论研究.设计了对苯二甲酸乙二醇酯一聚体纯热解、水解和醇解、水或醇作为催化剂降解过程的各种可能反应路径,对参与反应的各种中间体、过渡态及产物进行了几何结构优化和频率计算以获得热力学与动力学参数值.计算结果表明:当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的催化剂时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链酯键中O原子上形成对苯二甲酸,而乙烷基脱掉的H原子与水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合形成新的水或者甲醇,从而降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(251.4 kJ/mol→181.1 kJ/mol(甲醇)和187.5 kJ/mol(水));当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的反应物参与反应时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链乙烷基旁O原子上形成乙二醇,而水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链羰基中C原子上形成对苯二甲酸或对苯二甲酸单甲酯,进而达到降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(156.4 kJ/mol(醇解)和170.1 kJ/mol(水解)).在反应过程中,无论是水/甲醇催化或是水/甲醇参与反应都能在一定程度上降低对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主要基元反应步的反应能垒,使反应更易于进行.

环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体的沉淀分离提纯与开环聚合

通过低溶液浓度下聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的解聚成环(CDP)反应可制备环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体(CET),但解聚粗产物组成复杂,影响CET高值化应用。本研究对PET解聚产物进行选择性沉淀分离提纯,研究了沉淀温度、沉淀剂种类等对CET收率的影响,并考察了纯化CET的热性能和开环聚合行为。结果表明:以乙醇为沉淀剂时,选择性沉淀得到的CET中线性低聚物和催化剂残留量随温度降低而减少,沉淀温度为30℃时线性低聚物和催化剂残留量较低;以正己烷等饱和烷烃为沉淀剂,沉淀温度为30℃时,可得到不含线性低聚物组分的CET,且以正己烷为沉淀剂,CET收率最高(72.69%)。纯化CET在不加催化剂或添加1%(质量分数)三氧化二锑催化剂、320℃下开环聚合8 min,可分别制得特性黏数为0.56 dL/g和0.64 dL/g的PET。

纳米聚对苯二甲酸乙二醇酯对水稻幼苗光合作用系统和金属组稳态平衡的影响

纳米塑料(NPs)是全球关注的新兴污染物,然而有关它们对陆生植物毒性的知识仍然有限。比较了不同浓度的纳米聚对苯二甲酸乙二酯(nPET)对水稻幼苗的影响。与对照组相比,低浓度(10 mg/L)的nPET明显抑制幼苗的生长,叶绿素含量明显下降,水稻根中的MDA含量和SOD活性都明显增加,GPx活性变化主要反映在水稻茎部和叶片,表明nPET会干扰水稻光合作用系统,并引发氧化应激。此外,nPET还改变水稻幼苗中钙(Ca)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)和锌(Zn)的含量,表明暴露于nPET会影响植物体内的金属组稳态平衡。总之,nPET会影响水稻苗的光合作用,造成氧化损伤,并干扰体内金属组的稳态平衡,从而影响水稻的生长发育。

聚对苯二甲酸乙二醇酯中低聚物组成的双检测器色谱法分析

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料中的低聚物会显著影响其加工性能和终端产品的品质。为探究PET中低聚物的组成,通过一步沉淀法提取PET中的低聚物,借助超高效聚合物色谱(APC)、光电二极管阵列检测器(PDA)和示差折光检测器(RID)对自制的低聚物混合标准溶液进行标定,由外标法拟合各组分的标准曲线,建立定量检测低聚物组成的方法。结果表明:在240 nm吸收波长下,可获得分离度高且重复性好的低聚物色谱图;在测定范围内,相关系数R^(2)>0.99,相对标准偏差RSD<2.00%,方法的线性关系及重复性良好。对未知浓度的试样进行检测可知,PET纤维中的低聚物包括环状二聚体、含一个二甘醇的环状二聚体、环状三聚体、环状四聚体,其中以环状三聚体和环状四聚体为主;所测试样品中,物理法再生PET中低聚物总含量最多,原生PET次之,化学法再生PET中低聚物含量最少。

聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纬编运动T恤面料的热湿舒适性

为研究不同组织结构参数的纬编单面面料对运动休闲T恤热湿舒适性的影响,开发了13款聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)纬编单面针织物。通过对PBT/PET纬编单面针织物的透气率、透湿量、热阻、水分蒸发速率和液态水分管理能力这5个指标进行测试,探究织物组织结构和单丝线密度对织物厚度、面密度、孔隙率及热湿舒适性能的影响。在表征5个单项指标的基础上,运用灰色聚类分析对这13款纬编单面运动T恤面料的热湿舒适性进行综合评价。结果表明:织物的组织结构、厚度、单丝线密度、孔隙率以及面密度与织物的热湿舒适性能显著相关;组织结构为平纹、单面提花(1)和单珠地网眼的织物的热湿舒适性较好,因此更适合应用于运动休闲领域。

聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶行为改性的研究进展

本文从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子链结构带来的结晶行为特性出发,介绍了目前国内外在PET结晶行为改性领域的研究进展,主要涉及共聚改性、共混改性、扩链反应改性、加工条件改性、多种协同作用改性等方面。其中,共聚改性可通过柔性链段的引入改变PET分子链的规整性,使其聚集态结构更加稳定,但其制备流程的复杂性限制了其在实际生产中的应用。共混改性可通过异相成核的方式改善PET的结晶行为,但其与PET界面相容性较差的问题仍对改性具有一定的局限性。扩链反应改性后的PET具有优异的结晶性能,但其对力学性能可能造成不利影响。加工条件改性虽没有额外化学品的添加,但其宏观性能的改变限制了PET的应用范围。多种协同作用改性通过优势互补使得PET的结晶性能得到了一定的提高,但其复杂的作用机理仍有待明确。最后,指出目前PET改性方法和改性剂应用和发展存在的问题,并对优化改性PET专用助剂的发展方向进行了展望。

共聚阻燃改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其性能

针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃性较差的问题,以[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)和明胶基碳点(gCDs)构建复合阻燃体系,采用原位聚合法制备了阻燃DDP-gCDs-PET,借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对其结构进行分析,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)及锥形量热指标研究了不同质量分数的gCDs与DDP复配后对PET阻燃性能的影响,并利用热重-傅里叶变换红外光谱分析探究了阻燃PET在气相中的热分解产物,提出了DDP、gCDs对PET的阻燃机制。结果表明:当添加DDP质量分数为8%、gCDs质量分数为1.0%时,DDP-gCDs-PET的UL-94等级提升至V-0级,LOI值可达到35%;相较于纯PET,DDP-gCDs-PET的热释放速率峰值降低39.77%,总热释放量降低25.00%,引燃时间延长25 s,阻燃效果显著改善;在燃烧过程中DDP促进了PET基体分解并在气相中淬灭自由基,gCDs使热量迅速扩散,提升了PET基体的热稳定性能,且gCDs在凝聚相促进成炭使DDP中的P留存于炭层中,二者共同作用提升了PET的阻燃性能。

石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯研究进展

综述了石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的制备方法主要有三种:原位聚合法、熔融共混法和表面负载法。前两种是常见的聚合物/无机纳米复合材料的制备方法,后一种则是基于PET作为纤维应用的改性方法。介绍了不同制备方法得到的复合材料的性能特点。指出石墨烯改性PET具有良好的性能提升和应用前景,是一种有潜力的新型复合材料。在未来的研究中,需要进一步探究石墨烯与PET的相互作用机制,优化制备方法,拓展应用领域,并解决材料的生产成本问题,以实现石墨烯改性PET的商业化应用。

商用聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维中低聚物析出机制及影响因素

为分析商用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维低聚物析出的主要原因,筛选低聚物脱落性能差别显著的2种短纤维进行溶剂萃取和热诱导,制得萃取纤维、热诱导纤维和低聚物,基于其外观形貌、热性能和结晶结构等测试,分析低聚物结构组分及其析出规律与原理。结果表明:2种萃取低聚物的主要成分均为环状三聚体(C 3)和少量PET微晶聚合物,表面低聚物较多的PET短纤维(HM)含有可能是环状四聚体(C 4)的高熔点低聚物;HM低聚物的C 3和PET微晶的熔点相对较高,分别为173.5和146.7℃;C 3在短纤维、萃取低聚物和高温过程分别主要以A、B和A/B混合型晶型存在,HM低聚物的A和B型C 3的熔点相对较高,分别为173.5和314.5℃;2种纤维的低聚物含量相近,与表面低聚物较少的PET短纤维(LM)相比,HM短纤维的结晶度相对偏低11.25%,其A型C 3含量相对偏少,熔点偏高1.7℃,B型C 3的熔点偏高1.9℃,且含二甘醇残基的环聚物含量相对略高;对2种纤维在140~200℃进行热空气热诱导1 h发现,在140、160和180℃时,低聚物析出量均随温度升高而增加,但HM短纤维析出明显较少,在200℃时低聚物析出量均快速增多,晶型和数量均趋于一致;热诱导作用是影响低聚物析出的主要因素,纤维后加工的热处理条件、纤维结晶度和聚合过程中乙二醇/对苯二甲酸的质量比可能是析出的重要因素。

不同形态聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料对沥青混合料性能的影响研究

文中以选取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为研究对象,通过高低温性能、水稳定性及抗疲劳性能试验,考察其处于粉末状与颗粒状两种不同形态并以不同含量、不同方式掺入对沥青混合料性能的影响.结果表明:湿法不适用于PET塑料对沥青混合料的改性,建议将PET以干法掺入沥青混合料中且推荐掺量区间为3%~6%;颗粒状与粉末状PET对沥青混合料的高、低温性能具有明显改善效果且提升幅度相似,但其均会对沥青混合料的水稳定性产生劣化影响,控制掺量在6%以内可满足规范水稳定性技术要求;同一掺量下,颗粒状PET对沥青混合料的抗疲劳性能提升优于粉末状PET.综合而言,推荐使用PET颗粒进行沥青混合料干法改性且最佳推荐掺量为6%.

聚对苯二甲酸乙二醇酯解聚为高附加值化学品的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其具有透明度高、重量轻和无毒等特性,广泛应用于饮料瓶、纺织品、塑料薄膜和食品包装等领域。随着PET的生产和消费快速增长,大量废弃PET造成的环境污染问题日益突出。本文概述了PET化学解聚为高附加值化学品的方法,主要包括水解法﹑醇解法﹑糖解法、胺解法和氢解法,同时讨论了不同化学解聚方法的优缺点,并对未来PET升级回收进行了展望。

十四烷二酸共聚改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的流变及可纺性研究

利用毛细管流变仪研究了改性单体十四烷二酸添加量对共聚改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)流变性能的影响。考察了共聚酯表观黏度(ηa)、黏流活化能(Eη)和非牛顿指数(n)与剪切温度及剪切速率的关系,并研究了不同共聚酯的熔融纺丝性能。结果表明:共聚酯属于典型的假塑性非牛顿流体,ηa和Eη随十四烷二酸添加量的增加而下降。随着温度升高,非牛顿指数n值变大,在270、275、280℃时共聚酯n值均略低于空白PET;在285℃,十四烷二酸添加量为4%的共聚酯n值与空白PET相当。共聚酯的结构黏度指数(Δη)随着温度的升高而下降,在285℃时,十四烷二酸添加量为4%的共聚酯与空白PET的Δη值相当。随着十四烷二酸添加量增加,组件压力下降,纺丝机负荷下降。与常规聚酯相对比,十四烷二酸改性共聚酯纤维基本能够符合服用纤维的强伸性能指标,表现出较好的可纺性,并且纤维的柔软程度得到一定提升。

物理回收下再生聚对苯二甲酸乙二醇酯的物理表征及挥发性有机化合物监测

对物理回收工艺过程中的回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(recycled polyethylene terephthalate,rPET)材料以及制成不同回收料含量的rPET瓶进行相关物理表征和挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)监测,旨在追踪溯源和评估其作为食品接触用的安全性。研究发现,rPET与原生PET存在相似的热稳定性,rPET瓶并未产生基团和结构上的明显变化且表现出与原生PET瓶相似的结晶、熔融行为。但rPET瓶的表面微观形貌存在着细微的机械划伤,且随着回收料含量的增加,rPET瓶的颜色变得更深、更绿和更黄。运用顶空-气相色谱-质谱联用法检测VOCs,发现固相缩聚工艺对VOCs的去除起重要作用,使得rPET中VOCs的残留很少。在rPET瓶中检出4种VOCs(乙醛、乙二醇、壬醛均小于1.00 mg/kg;2-甲基-1,3-二氧戊环为1.72~5.76 mg/kg)。研究表明rPET瓶虽然在颜色上存在差异,但在热性能、结构、形貌及VOCs残留等方面,具备了再次用于食品接触的条件。

聚对苯二甲酸乙二醇酯/SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)含杂纤维醇解及其回收产物性能

为提高废弃含杂纤维的回收率,以废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯基含杂纤维(PET/SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+))为研究对象,采用乙二醇醇解联合热乙醇的方法,探究含杂纤维的醇解性能并回收发光材料SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)及PET醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯。通过改变乙二醇用量、反应温度及反应时间探讨乙二醇醇解条件对产物性能的影响,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、分光光度测色仪、长余辉亮度仪等对醇解产物的微观形貌、物相结构、热稳定性能、余辉性能等进行测试与表征。结果表明:乙二醇用量、反应温度、反应时间和催化剂用量均不会改变发光材料SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的物相结构;当反应温度为190℃,反应时间为180 min时,含杂纤维的醇解率达到100%,此时SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的回收率为93%,初始亮度为3.906 cd/m^(2),对苯二甲酸双羟乙酯的回收率为82%。

废聚对苯二甲酸乙二醇酯化学解聚及其产物应用研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有良好的物理、化学性能,广泛应用于饮料瓶、纤维、工程塑料等领域。随着PET材料使用量的快速增长,PET废弃物对环境的污染问题也日益突出,因此,废旧PET的回收技术倍受关注。PET回收方法包括物理回收法、化学回收法、生物降解法,其中,化学回收对于提高废旧PET的回收利用率、解决环境问题以及降低塑料行业对石化资源的依赖有重要意义。文章重点对PET废弃物的化学回收方法以及解聚产物功能化循环使用的研究情况进行了综述。

长链支化聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其超临界CO_(2)挤出发泡性能研究

以具有支化结构的多元醇原位聚合改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(MPET)为原料,均苯四甲酸二酐(PMDA)为扩链剂,通过反应挤出改性可控制备了不同长链支化程度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。流变测试结果表明长链支化改性MPET熔体黏弹性得到大幅度提升,应变硬化因子也随长链支化程度的增加而增强。在超临界CO_(2)(scCO_(2))挤出发泡过程中,长链支化改性MPET具有优异的挤出可发泡性。采用0.3%(质量分数,下同)PMDA制备得到的MPET-P3具有最佳的挤出发泡性能。当熔体温度为265℃时,其发泡倍率可达14.0倍,泡孔密度为4.81×10^(6)个/cm^(3),平均泡孔直径为153.9μm。

食品级再生聚对苯二甲酸乙二醇酯中非有意添加物的风险

目的 综述食品接触用再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(Recycled Polyethylene Terephthalate,rPET)的法规及rPET中典型的非有意添加物(Non-Intentionally Added Substances,NIAS),为我国食品接触用rPET法规和标准的建立提供参考。方法 对国内外食品接触用rPET法规的发展历程进行梳理;对rPET中挥发性有机物、非挥发性有机物、重金属等NIAS的来源、残留及迁移情况进行分析和总结。结果 众多国家已经建立了食品接触用rPET法规和监管体系;rPET中的NIAS来源广泛、毒性各异,典型的NIAS迁移量、残留量均较小。结论 rPET已具备成为食品接触材料的可能,食品接触用rPET制品是全球的发展趋势,国家应早日明确rPET的法律地位和制定相关rPET安全标准。

聚对苯二甲酸乙二醇酯的水解动力学研究进展

在总结不同环境中PET水解机理的基础上,从动力学角度综述PET的水解行为。根据水解过程中PET分子量、端羧基含量、质量及材料性能等指标的变化,能够定量分析温度、压力、pH等环境因素对水解速率的影响;PET材料的宏观形态及微观结构也会影响水分的扩散速率从而影响PET的水解速率。通过对PET水解动力学影响因素的研究,有助于扩大PET材料的应用范围,为抗水解PET材料的开发提供参考。

酰胺化反应制备聚(对苯二甲酰十二碳二元胺-共-对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物

文中以十二碳二元胺(DDMD)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为原料,环丁砜为溶剂,制备了聚(对苯二甲酰十二碳二元胺-共-对苯二甲酸乙二醇酯)(Poly(12T-co-ET))共聚物。考察了反应温度、投料比和溶剂用量对产物相对黏度和转化率的影响,确定其最佳工艺条件为,反应温度为210°C、DDMD与PET的投料摩尔比为1.1:1、PET与溶剂的质量比为1:10,得到产物的相对黏度为1.37、转化率为82.1%。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱确认了产物的结构。差示扫描量热分析和热失重分析结果表明,产物的熔点为234°C、结晶温度为201°C,初始热分解温度为357°C。拉伸强度为37.0 MPa、断裂伸长率为9.32%、弯曲强度为49.2 MPa、缺口冲击强度为1.5 kJ/m^(2)。动态力学热分析结果显示其玻璃化转变温度(T_(g))为91°C。尽管共聚物的综合性能较差,但仍可以作为基体树脂进行共混改性使用,同时,该聚合方法对PET的回收和环境保护具有一定的实用价值。

辐射法制备聚乙烯醇(PVA)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜及其防雾性能

利用γ射线辐射交联制备聚乙烯醇(PVA)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜,PVA分子在γ射线辐照后形成交联网络并负载在PET薄膜表面。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的分析,证明了PVA成功地固定在PET表面。透光率测试表明,改性薄膜保持了良好的光学性能,透光率为89%。高温高湿和低温冷冻测试表明,样品在两种极端条件下能均保持良好的防雾性能。饱和吸水性测试表明,改性PET薄膜防雾化性能来源于PVA交联网络的吸水性,负载率12.43%的PET薄膜饱和吸水率达到50%。