微波辅助PET解聚制备高纯度BHET的工艺优化与结晶缺陷控制研究

本研究针对传统PET回收技术效率低、产物质量差的问题，创新性地采用微波辅助乙二醇（EG）解聚法，通过Box-Behnken设计优化反应条件（w(EG):w(PET)=4:1，催化剂0.52 wt%，720 W，42 min），实现91.98%的BHET产率。结合偏振光学实时监测技术，解决了工业级PET解聚终点判断难题，显著提升产物色度，为塑料循环经济提供新范式。

　　

随着全球聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）年产量持续攀升，其不可降解特性导致的环境压力日益严峻。当前物理回收法会严重降低材料性能，生物降解法则成本高昂。相比之下，乙二醇（EG）解聚法能在温和条件下将PET转化为可直接用于再生PET的单体——对苯二甲酸二羟乙酯（BHET），但传统加热方式存在热传导延迟、副反应多等缺陷。

天津工业大学的研究团队在《Polymer Degradation and Stability》发表研究，创新性地将微波辐照技术与Ti-Si乙二醇催化剂（Ti/Si-EG）相结合。通过响应面法确定最佳工艺参数：EG与PET质量比4:1、催化剂用量0.52 wt%、微波功率720 W、反应时间42分钟，使BHET产率达到91.98%。研究首次采用偏振光学实时监测技术，通过聚合物/单体在偏振场中的差异响应实现解聚进程动态追踪，解决了工业级PET分子量差异大导致的终点判断难题。

关键技术包括：1）微波反应系统设计；2）基于Box-Behnken的实验优化；3）偏振光学原位监测；4）变温光学干涉法表征BHET溶解度相变行为。通过显微镜形态分析发现，未分离产物在正交偏振光下呈现分子链纠缠导致的各向异性区域（图2），据此优化结晶纯化工艺以避免结构缺陷。

研究结果显示：

• 材料与仪器：采用钛硅乙二醇盐催化剂，在氮气保护下进行微波反应。

• 微波解聚方法：微波高频分子摩擦加速PET分子链解缠，相比传统加热缩短高温停留时间67%，有效抑制黄变副反应。

• BHET分离纯化：通过溶解度差异和临界温度窗口控制，获得无色晶体，产物色度值较传统方法提升3级。

结论表明，该技术将反应活化能降低至45.2 kJ/mol，且全过程采用物理检测手段，较化学分析法响应时间缩短90%。研究首次阐明BHET晶体生长形貌的影响因素，为工业化连续生产提供实时质量监控方案。这种光学诊断与过程强化技术的融合，为复杂原料体系的塑料循环利用提供了兼具科学严谨性与工程可行性的解决方案。