论文部分内容阅读
聚酰亚胺具有质量轻、耐化学能力强和良好的热稳定性,已被广泛应用于各个领域。随着聚酰亚胺的生产使用量不断增加,聚酰亚胺的处置已成为一个严重的环境和经济问题。在亚临界水中利用间歇式高压反应釜研究了温度、反应时间、催化剂用量等对片状和粉末状4,4’-氧双邻苯二甲酸酐/4,4’-二氨基二苯醚(ODPA/ODA)聚酰亚胺的催化解聚,探索了反应条件对ODPA/ODA聚酰亚胺的解聚率及解聚产物产率的影响。解聚产物采用高效液相色谱(HPLC)、气-质联谱(GC-MS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等方法进行分析;在微型可视毛细管反应器(FSCR)中观察研究了ODPA/ODA聚酰亚胺在亚临界水中相态随温度的变化,采用拉曼光谱不取样分析FSCR中解聚后的气相产物。对片状(φ9×2mm)ODPA/ODA聚酰亚胺,在投料比(24g H2O/1.2gODPA/ODA聚酰亚胺)为20、催化剂NaOH的投加量0.020.08g、反应温度280350℃、反应时间20100min的条件下,确定解聚产物有二苯醚二甲酸(OBBA),二氨基二苯醚(ODA)、苯胺、对苯二酚、4-氨基苯酚及二氧化碳。研究发现:片状ODPA/ODA聚酰亚胺的催化解聚反应主要受反应时间和反应温度的影响,碱性催化剂的投加量对解聚的影响不显著。在投料比为20、340℃、60min、NaOH0.02g的条件下,ODPA/ODA聚酰亚胺的解聚率高于98%,各产物的产率分别为:OBBA35.5%、苯胺80.7%、对苯二酚78.7%、ODA2.4%、4-氨基苯酚2.34%,均小于理论产值。ODPA/ODA聚酰亚胺的催化解聚反应为一级反应,经Arrhenius式关联计算得催化解聚反应的活化能为119.35KJ/mol。对粉末状(60目)ODPA/ODA聚酰亚胺,在投料比(24g H2O/1.2gODPA/ODA聚酰亚胺)20、反应时间40min、催化剂NaOH0.020.08g、反应温度280350℃的条件下,确定解聚产物与片状ODPA/ODA聚酰亚胺解聚产物种类相同。催化解聚反应主要受温度的影响,碱性催化剂投加量对催化解聚影响不显著。比较分析不同粒度的ODPA/ODA聚酰亚胺的催化解聚研究发现,反应温度及反应时间对解聚率以及解聚产物的产率具有显著的影响。此外,在FSCR中结合显微镜观察了粉末状ODPA/ODA聚酰亚胺在亚临界水中的相态随温度的变化,发现当温度由室温升至208.9℃时,ODPA/ODA聚酰亚胺开始溶胀,温度继续升高,ODPA/ODA聚酰亚胺进一步熔融继而不断熔化,直至与水互溶形成均一相,在350℃条件下,反应40min时,仍有未反应的黑色固体残留。反应结束降至室温后,采用拉曼光谱不取样分析FSCR反应生成的气相产物,发现仅有CO2。依据产物分析,本文提出ODPA/ODA聚酰亚胺在碱性条件下的催化解聚机理。