Использование продуктов микроволновой аминолитической деструкции полиэтилентерефталата в резинах на основе хлоропренового каучука
Аннотация
В данной работе рассмотрен метод утилизации отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ) смесью аминоспиртов – моноэтаноламином и триэтаноламином, взятых в определенном соотношении. В результате реакции деструкции образуется диамид терефталевой кислоты (N, N'-бис (2-гидроксиэтил) терефталамид). Для ускорения процесса деструкции было использовано микроволновое излучение различной мощности. Определены оптимальные условия разложения ПЭТ: время и мощность микроволнового излучения с выходом целевого продукта (диамида терефталевой кислоты) 80-85%. Процесс деструкции проводился без применения катализаторов и при атмосферном давлении. Продукт аминолитической деструкции ПЭТ (диамид терефталевой кислоты) был использован в качестве мономера в реакции поликонденсации при получении нового олигомера. Полученный олигомер и продукт деструкции ПЭТ исследовались в качестве новых компонентов в резинах на основе трех марок хлоропренового каучука различной скорости кристаллизации. Выявлено ускоряющее действие новых ингредиентов на процесс серной вулканизации резин на основе хлоропренового каучука. Продемонстрировано, что введение олигомера на основе продукта деструкции ПЭТ снижает вязкость резиновых смесей на 25-35%. Рассмотрено влияние на упруго-прочностные свойства полученных резин до и после термического старения. Показано, что диамид терефталевой кислоты и олигомер на его основе оказывают влияние на упруго-прочностные свойства исследуемых резин до и после термического старения. В дальнейшем планируется более подробное рассмотрение влияния новых полученных ингредиентов в резинах на основе полярных каучуков и термопластов на физико-химические и физико-механические параметры.
Об авторах
М. А. Вохмянин
Вятский государственный университет
Россия
Россия
аспирант, кафедра химии и технологии переработки полимеров, ул. Московская, 36, г. Киров, 610020, Россия
Р. Л. Веснин
Вятский государственный университет
к.т.н., зав. кафедрой, кафедра химии и технологии переработки полимеров, ул. Московская, 36, г. Киров, 610020, Россия
А. Д. Краев
Вятский государственный университет
аспирант, кафедра химии и технологии переработки полимеров, ул. Московская, 36, г. Киров, 610020, Россия
В. А. Седых
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии органических соединений и переработки полимеров, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Список литературы
1. Yun X., Xin-Yi Y., Dun-Hong G., Yong-Bo D. et al. Preparation and characterization of waterborne alkyd-amino baking coatings based on waste polyethylene terephthalate // Royal Society open science. 2020. V. 7. №. 1. P. 191447. doi: 10.1098/rsos.191447
2. Веснин Р.Л., Алалыкин А.А., Вохмянин М.А. Технология утилизации отходов полиэтилентерефталата с получением амида терефталевой кислоты // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». 2020. № 2. С. 99–104.
3. Al-Sabagh A.M., Yehia F.Z., Eshaq G., Rabie A.M. et al. Greener routes for recycling of polyethylene terephthalate // Egyptian Journal of Petroleum. 2016. V. 25. №. 1. P. 53–64. doi: 10.1016/j.ejpe.2015.03.001
4. Jamdar V., Kathalewar M., Sabnis A. Depolymeriza-tion study of PET waste using aminoethylethanolamine and recycled product application as polyesteramide synthesis // Journal of Polymers and the Environment. 2018. V. 26. №. 6. P. 2601–2618. doi: 10.1007/s10924-017-1149-4
5. Логинова А.В., Тишин Д.Е., Касьянова О.В. Современные способы переработки вторичного полиэтилентерефталата и области применения полученных материалов // Глобализация экологических проблем: прошлое, настоящее и будущее. 2017. С. 221–221.
6. Woortman, A.J.J.; Loos, K.; Popovic, I.G. High Performance Alkyd Resins Synthesized from Postconsumer PET Bottles // RSC Advances. 2015. V. 5. №. 76. P. 62273-62283. doi: 10.1039/C5RA11777A
7. Scremin D.M., Miyazaki D.Y., Lunelli C.E., Silva S.A. et al. PET recycling by alcoholysis using a new heterogeneous catalyst: study and its use in polyurethane adhesives preparation // Macromolecular Symposia. 2019. V. 383. №. 1. P. 1800027. doi: 10.1002/masy.201800027
8. Zhou L., Lu X., Ju Z., Liu B. et al. Alcoholysis of polyethylene terephthalate to produce dioctyl terephthalate using choline chloride-based deep eutectic solvents as efficient catalysts // Green Chemistry. 2019. V. 21. №. 4. P. 897–906.
9. Zhou X., Wang C., Fang C., Yu R. et al. Structure and thermal properties of various alcoholysis products from waste poly (ethylene terephthalate) // Waste management. 2019. V. 85. P. 164–174. doi: 10.1016/j.wasman.2018.12.032
10. Li Y., Li M., Lu J., Li X. et al. Decoloration of waste PET alcoholysis liquid by an electrochemical method // Water Science and Technology. 2018. V. 77. №. 10. P. 2463–2473. doi: 10.2166/wst.2018.191
11. Linlin D.Y.M.Y.Z. Study on the chemical recycling technologies on hydrolysis and alcoholysis of PET waste [J] // Plastics Manufacture. 2011. V. 7.
12. Teotia M., Tarannum N., Soni R.K. Depolymerization of PET waste to potentially applicable aromatic amides: Their characterization and DFT study // Journal of Applied Polymer Science. 2017. № 31. P. 45153.
13. Панфилов Д.А., Дворко И.М. Химическая деструкция вторичного полиэтилентерефталата как метод получения смол-модификаторов полимеров // Научный альманах. 2018. №. 3–2. С. 183–186.
14. Tawfik M.E., Eskander S.B. Chemical Recycling of Poly(Ethylene Terephthalate) Waste Using Ethanolamine. Sorting of the End Products // Polymer Degradation and Stability. 2010. V. 95. №. 2. P. 187-194.
15. Parab Y.S., Shukla S.R. Novel synthesis, characterization of N1, N1, N4, N4-tetrakis (2-hydroxyethyl) terephthalamide (THETA) and terephthalic Acid (TPA) by depolymerization of PET bottle waste using diethanolamine // Journal of Macromolecular Science, Part A. 2013. V. 50. №. 11. P. 1149-1156. doi: 10.1080/10601325.2013.830004
16. Aguado A., Mart?nez L., Becerra L., Arieta-Araunabe?a M. et al. Chemical depolymerisation of PET complex waste: hydrolysis vs. glycolysis // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2014. V. 16. №. 2. P. 201–210. doi: 10.1007/s10163-013-0177-y
17. Malik N., Kumar P., Shrivastava S., Ghosh S.B. An overview on PET waste recycling for application in packaging // International Journal of Plastics Technology. 2017. V. 21. №. 1. P. 1–24. doi: 10.1007/s12588-016-9164-1
18. Sinha V., Patel M.R., Patel J.V. PET waste management by chemical recycling: a review // Journal of Polymers and the Environment. 2010. V. 18. №. 1. P. 8–25.
19. Singh S., Sharma S., Umar A., Mehta S.K. et al. Recycling of waste poly (ethylene terephthalate) bottles by alkaline hydrolysis and recovery of pure nanospindle-shaped terephthalic acid // Journal of nanoscience and nanotechnology. 2018. V. 18. №. 8. P. 5804–5809. doi: 10.1166/jnn.2018.15363
20. Sreeram A., Leng Z., Padhan R.K., Qu X. Eco-friendly paving materials using waste PET and reclaimed asphalt pavement // HKIE Transactions. 2018. V. 25. №. 4. P. 237–247. doi: 10.1080/1023697X.2018.1534617
21. Padhan R.K., Mohanta C., Sreeram A., Gupta A. Rheological evaluation of bitumen modified using antistripping additives synthesised from waste polyethylene terephthalate (PET) // International Journal of Pavement Engineering. 2020. V. 21. №. 9. P. 1083–1091. doi: 10.1080/10298436.2018.1519192
22. Merkel D.R., Kuang W., Malhotra D., Petrossian G. et al. Waste PET chemical processing to terephthalic amides and their effect on asphalt performance // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2020. V. 8. №. 14. P. 5615–5625. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c00036
23. D?bska B., Licho?ai L. The effect of the type of curing agent on selected properties of epoxy mortar modified with PET glycolisate // Construction and Building Materials. 2016. V. 124. P. 11–19.
24. D?bska B., Licho?ai L. The selected mechanical properties of epoxy mortar containing PET waste // Construction and Building materials. 2015. V. 94. P. 579–588.
25. D?bska B., Licho?ai L., Szyszka J. Innovative compo-site on the basis of an aerogel mat with an epoxy resin modified with PET waste and PCM // E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2018. V. 44. P. 31.
26. More A., Mhaske S. Epoxy-based anticorrosive coating developed with modified poly (o-anisidine) and depolymerized product of PET waste // Iranian Polymer Journal. 2018. V. 27. №. 6. P. 359–370.
27. Saidi N.M., Shafaamri A.S., Ma I.A.W., Kasi R. et al. Development of anti-corrosion coatings using the disposable waste material // Pigment & Resin Technology. 2018. V. 47. №. 6. P. 478-484. doi: 10.1108/PRT-03-2018-0030
28. Yun X., Xin-Yi Y., Dun-Hong G., Yong-Bo D. et al. Preparation and characterization of waterborne alkyd-amino baking coatings based on waste polyethylene terephthalate // Royal Society open science. 2020. V. 7. №. 1. P. 191447. doi: 10.1098/rsos.191447
29. Sadeghi G.M.M., Shamsi R., Sayaf M. From aminolysis product of PET waste to novel biodegradable polyurethanes // Journal of Polymers and the Environment. 2011. V. 19. №. 2. P. 522–534. doi: 10.1007/s10924-011-0283-7
30. Sadeghi G.M., Sayaf M. From PET waste to novel polyurethanes // Material Recycling–Trends and Perspectives. 2012. P. 357–390.
31. Cakic S.M., Risti? I.S., Milena M., Nikoli? N.?. et al. Glycolyzed products from PET waste and their application in synthesis of polyurethane dispersions // Progress in Organic Coatings. 2012. V. 74. №. 1. P. 115–124. doi: 10.1016/j.porgcoat.2011.11.024
32. Luo X., Li Y. Synthesis and characterization of polyols and polyurethane foams from PET waste and crude glycerol // Journal of Polymers and the Environment. 2014. V. 22. №. 3. P. 318–328. doi: 10.1007/s10924-014-0649-8
33. Palekar V.S., Shah R.V., Shukla S.R. Ionic liquid?catalyzed aminolysis of poly (ethylene terephthalate) waste // Journal of applied polymer science. 2012. V. 126. №. 3. P. 1174–1181. doi: 10.1002/app.36878
34. Shojaei B., Abtahi M., Najafi M. Chemical recycling of PET: A stepping?stone toward sustainability // Polymers for Advanced Technologies. 2020. V. 31. №. 12. P. 2912–2938. doi: 10.1002/pat.5023
35. Fukushima K., Lecuyer J.M., Wei D.S., Horn H.W. et al. Advanced chemical recycling of poly (ethylene terephthalate) through organocatalytic aminoly-sis // Polymer Chemistry. 2013. V. 4. №. 5. P. 1610–1616.
36. Wang Y., Zhang Y., Song H., Wang Y. et al. Zinc-catalyzed ester bond cleavage: Chemical degradation of polyethylene terephthalate // Journal of Cleaner Production. 2019. V. 208. P. 1469–1475. doi: 10.1016/j.jclepro.2018.10.117
37. Delle Chiaie K.R. et al. Dual-catalytic depolymerization of polyethylene terephthalate (PET) // Polymer Chemistry. 2020. V. 11. №. 8. P. 1450–1453.
38. B?ckstr?m E., Odelius K., Hakkarainen M. Ultrafast microwave assisted recycling of PET to a family of functional precursors and materials // European Polymer Journal. 2021. V. 151. P. 110441. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2021.110441
39. Achilias D.S., Tsintzou G.P., Nikolaidis A.K., Bikiaris D.N. et al. Aminolytic depolymerization of poly (ethylene terephthalate) waste in a microwave reactor // Polymer International. 2011. V. 60. №. 3. P. 500–506. doi: 10.1002/pi.2976
40. Parab Y.S., Pingale N.D., Shukla S.R. Aminolytic depolymerization of poly (ethylene terephthalate) bottle waste by conventional and microwave irradiation heating // Journal of applied polymer science. 2012. V. 125. №. 2. P. 1103–1107. doi: 10.1002/app.34855
41. Shah R.V., Borude V.S., Shukla S.R. Recycling of PET waste using 3?amino?1?propanol by conventional or microwave irradiation and synthesis of bis?oxazin there from // Journal of Applied Polymer Science. 2013. V. 127. №. 1. P. 323–328. doi: 10.1002/app.37900
42. Park R., Sridhar V., Park H. Taguchi method for optimization of reaction conditions in microwave glycolysis of waste PET // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2020. V. 22. №. 3. P. 664–672. doi: 10.1007/s10163-019-00958-7
Рецензия
Для цитирования:
Вохмянин М.А., Веснин Р.Л., Краев А.Д., Седых В.А. Использование продуктов микроволновой аминолитической деструкции полиэтилентерефталата в резинах на основе хлоропренового каучука. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021;83(3):182-190. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-3-182-190
For citation:
Vokhmyanin M.A., Vesnin R.L., Kraev A.D., Sedykh V.A. Use of microwave aminolytic destruction products of polyethylene terephthalate in rubbers based on chloroprene rubber. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(3):182-190. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-3-182-190
Просмотров: 182
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
