废旧聚酯合成可紫外光固化树脂的性能及应用研究【字数：14431】
摘 要本文研究了以废旧聚酯为原料合成可紫外光固化树脂的工艺过程，着重研究苯甲酸封端工艺及顺酐引入双键工艺的合成条件对所制备的可紫外光固化树脂性能及应用的影响。从粘度、酸值、色泽方面对各个工艺的产物进行分析，研究表明最优合成条件是在苯甲酸封端工艺过程中苯甲酸PET质量比为0.8:1，加入1%的催化剂二月桂酸二丁基锡，200℃反应2h；顺酐引入双键工艺过程中顺酐PET质量比为0.6:1，加入1.5%的催化剂二月桂酸二丁基锡，1%的阻聚剂对苯二酚，140℃反应2h。本论文废旧聚酯合成的可紫外光固化树脂加入适量的活性单体、光引发剂配制漆液进行紫外光固化。光引发剂对漆膜性能影响很大，本论文制备的可紫外光固化树脂在夺氢型自由基光引发剂TPO的引发下UV固化效果最佳，漆膜综合性能最优。
目 录
1、前言 1
1.1 聚酯 1
1.1.1 聚酯概述 1
1.1.2 聚酯回收利用技术概述 1
1.2 封端工艺 2
1.2.1 苯甲酸简介 2
1.2.2 封端改性 2
1.3 引入双键工艺 2
1.3.1 顺酐简介 2
1.3.2 引入双键意义 3
1.4 紫外光固化 3
1.4.1 紫外光固化涂料简介 3
1.4.2 紫外光固化涂料的发展与应用前景 3
1.5 论文研究内容、意义及创新性 3
1.5.1 研究内容 3
1.5.2 研究意义 4
1.5.3 论文创新性 4
2、实验部分 5
2.1 实验所用原料及装置 5
2.1.1 主要原料 5
2.1.2 仪器设备及装置 5
2.1.3 实验思路 6
2.2. 废旧聚酯合成可紫外光固化树脂 7
2.2.1 废旧聚酯瓶醇解工艺 7
2.2.2苯甲酸封端工艺 7
2.1.5顺酐接入双键 8
2.2漆液的配制及样品制备 8
2.2.1漆液配制 8
2.2.2样品制备 8
2.3表征与测试 9
2.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
酸值测定 9
2.3.2相对粘度测定 10
2.3.3红外光谱测定 12
2.3.4漆包线性能测试 12
3、结果与讨论 14
3.1废旧聚酯醇解 14
3.2苯甲酸封端聚酯多元醇的研究 14
3.2.1苯甲酸含量对所制备的聚酯多元醇的影响 15
3.2.2催化剂对所制备的聚酯多元醇的影响 15
3.2.3反应温度对所制备的聚酯多元醇的影响 17
3.3分子内引入双键工艺的研究 18
3.3.1顺酐的含量对不饱和聚酯多元醇的影响 18
3.3.2催化剂及阻聚剂对所制备的不饱和聚酯多元醇的影响 19
3.3.3反应温度对所制备的不饱和聚酯多元醇的影响 21
3.4废旧聚酯合成可紫外光固化树脂的最优合成工艺条件 22
3.5红外光谱分析 23
3.6紫外光固化涂料制备 24
3.6.1 光引发体系研究 25
3.7 漆膜性能测试 26
3.7.1 漆包线漆膜性能测试 26
3.7.2板材漆膜性能研究 29
4、结 论 31
参考文献 32
致 谢 33
1、前言
1.1 聚酯
1.1.1 聚酯概述
聚对苯二甲酸乙二醇酯/（下文简称“聚酯”、“PET”），是对苯二甲酸/与乙二醇/的缩聚物，是一种热塑性树脂。聚酯结构中有刚性基团苯环/和柔性基团碳链/，刚性基团和柔性基团通过酯健键共轭结合的结构特征给聚酯带来了优异的物理化学性能。
1.1.2 聚酯回收利用技术概述
PET综合性能优异，应用广泛，但其难以在自然环境下实现生物降解。近年来随着PET产量和销量的快速增长，大量废旧聚酯被排入自然界，造成了巨大的环境污染和资源浪费，对其进行回收利用已刻不容缓。废旧PET作为一种资源进行回收利用，既可以减少环境污染，又可以变废为宝、降低生产成本，受到社会的广泛关注[1]。
聚酯的回收方法包括：物理方法、化学方法、物理化学方法等，其中最为有效、科学的是化学方法。醇解法是比较常用的聚酯化学回收方法之一，其中乙二醇醇解[2]技术较为成熟。醇解的基本原理是将PET碎片与EG按一定比例混合，加入催化剂，在180℃～220℃反应2h～3h。如果PET完全醇解，醇解产物为BHET及其低聚物，如果PET部分醇解，醇解产物为一些长链低聚物。近年来多元醇醇解技术也逐渐受到科学家关注，其醇解原理、技术与二元醇类似[35]。
PET与乙二醇的反应式如下：
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图1 PET与乙二醇的反应式
本实验醇解PET不需要其完全醇解成TPA、DMT、EG等单体，而是想通过醇的酯交换反应制备分子链较长的低聚物即聚酯多元醇。本实验采用混合醇醇解技术，混合醇体系为三羟甲基丙烷（TMP）和乙二醇（EG），其质量比TMP:EG=3:2。
1.2 封端工艺
1.2.1 苯甲酸简介
苯甲酸是一种有苯或甲醛气味的鳞状或针状白色晶体，熔点121℃， 沸点249℃。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。
/
图2 苯甲酸结构式
1.2.2 封端改性
端基：分子末端官能团。封端反应：在合成树脂的后期或前期加入封端剂与端基发生反应，生成产物的端基丧失了反应活性。封端反应可以提高树脂的耐腐蚀、耐水、耐酸、耐碱及电绝缘性能。
在本实验中，废旧聚酯醇解产物的端基为活性羟基，能与极性介质分子相互吸附、吸收、扩散到聚酯中，造成材料的腐蚀。为了提高合成树脂的耐腐蚀性，在反应后期加入苯甲酸作为封端剂，苯甲酸上的羧基与醇解产物的端羟基发生酯化反应，起到封闭端基的作用[67]。
1.3 引入双键工艺
1.3.1 顺酐简介
顺酐（MA）是一种有强烈刺激气味的斜方晶系无色针状或片状晶体，又称顺丁烯二酸酐，马来酸酐。溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚和四氯化碳。
目 录
1、前言 1
1.1 聚酯 1
1.1.1 聚酯概述 1
1.1.2 聚酯回收利用技术概述 1
1.2 封端工艺 2
1.2.1 苯甲酸简介 2
1.2.2 封端改性 2
1.3 引入双键工艺 2
1.3.1 顺酐简介 2
1.3.2 引入双键意义 3
1.4 紫外光固化 3
1.4.1 紫外光固化涂料简介 3
1.4.2 紫外光固化涂料的发展与应用前景 3
1.5 论文研究内容、意义及创新性 3
1.5.1 研究内容 3
1.5.2 研究意义 4
1.5.3 论文创新性 4
2、实验部分 5
2.1 实验所用原料及装置 5
2.1.1 主要原料 5
2.1.2 仪器设备及装置 5
2.1.3 实验思路 6
2.2. 废旧聚酯合成可紫外光固化树脂 7
2.2.1 废旧聚酯瓶醇解工艺 7
2.2.2苯甲酸封端工艺 7
2.1.5顺酐接入双键 8
2.2漆液的配制及样品制备 8
2.2.1漆液配制 8
2.2.2样品制备 8
2.3表征与测试 9
2.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
酸值测定 9
2.3.2相对粘度测定 10
2.3.3红外光谱测定 12
2.3.4漆包线性能测试 12
3、结果与讨论 14
3.1废旧聚酯醇解 14
3.2苯甲酸封端聚酯多元醇的研究 14
3.2.1苯甲酸含量对所制备的聚酯多元醇的影响 15
3.2.2催化剂对所制备的聚酯多元醇的影响 15
3.2.3反应温度对所制备的聚酯多元醇的影响 17
3.3分子内引入双键工艺的研究 18
3.3.1顺酐的含量对不饱和聚酯多元醇的影响 18
3.3.2催化剂及阻聚剂对所制备的不饱和聚酯多元醇的影响 19
3.3.3反应温度对所制备的不饱和聚酯多元醇的影响 21
3.4废旧聚酯合成可紫外光固化树脂的最优合成工艺条件 22
3.5红外光谱分析 23
3.6紫外光固化涂料制备 24
3.6.1 光引发体系研究 25
3.7 漆膜性能测试 26
3.7.1 漆包线漆膜性能测试 26
3.7.2板材漆膜性能研究 29
4、结 论 31
参考文献 32
致 谢 33
1、前言
1.1 聚酯
1.1.1 聚酯概述
聚对苯二甲酸乙二醇酯/（下文简称“聚酯”、“PET”），是对苯二甲酸/与乙二醇/的缩聚物，是一种热塑性树脂。聚酯结构中有刚性基团苯环/和柔性基团碳链/，刚性基团和柔性基团通过酯健键共轭结合的结构特征给聚酯带来了优异的物理化学性能。
1.1.2 聚酯回收利用技术概述
PET综合性能优异，应用广泛，但其难以在自然环境下实现生物降解。近年来随着PET产量和销量的快速增长，大量废旧聚酯被排入自然界，造成了巨大的环境污染和资源浪费，对其进行回收利用已刻不容缓。废旧PET作为一种资源进行回收利用，既可以减少环境污染，又可以变废为宝、降低生产成本，受到社会的广泛关注[1]。
聚酯的回收方法包括：物理方法、化学方法、物理化学方法等，其中最为有效、科学的是化学方法。醇解法是比较常用的聚酯化学回收方法之一，其中乙二醇醇解[2]技术较为成熟。醇解的基本原理是将PET碎片与EG按一定比例混合，加入催化剂，在180℃～220℃反应2h～3h。如果PET完全醇解，醇解产物为BHET及其低聚物，如果PET部分醇解，醇解产物为一些长链低聚物。近年来多元醇醇解技术也逐渐受到科学家关注，其醇解原理、技术与二元醇类似[35]。
PET与乙二醇的反应式如下：
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图1 PET与乙二醇的反应式
本实验醇解PET不需要其完全醇解成TPA、DMT、EG等单体，而是想通过醇的酯交换反应制备分子链较长的低聚物即聚酯多元醇。本实验采用混合醇醇解技术，混合醇体系为三羟甲基丙烷（TMP）和乙二醇（EG），其质量比TMP:EG=3:2。
1.2 封端工艺
1.2.1 苯甲酸简介
苯甲酸是一种有苯或甲醛气味的鳞状或针状白色晶体，熔点121℃， 沸点249℃。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。
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图2 苯甲酸结构式
1.2.2 封端改性
端基：分子末端官能团。封端反应：在合成树脂的后期或前期加入封端剂与端基发生反应，生成产物的端基丧失了反应活性。封端反应可以提高树脂的耐腐蚀、耐水、耐酸、耐碱及电绝缘性能。
在本实验中，废旧聚酯醇解产物的端基为活性羟基，能与极性介质分子相互吸附、吸收、扩散到聚酯中，造成材料的腐蚀。为了提高合成树脂的耐腐蚀性，在反应后期加入苯甲酸作为封端剂，苯甲酸上的羧基与醇解产物的端羟基发生酯化反应，起到封闭端基的作用[67]。
1.3 引入双键工艺
1.3.1 顺酐简介
顺酐（MA）是一种有强烈刺激气味的斜方晶系无色针状或片状晶体，又称顺丁烯二酸酐，马来酸酐。溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚和四氯化碳。
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