Characterization of waste PET simultaneous hydrolysis-glycolysis products by DSC: Determination of product composition and distribution

Abstract

Bu çalışmada, atık PET'in depolimerizasyonu sonucunda elde edilen fonksiyonel ürünlerin muhtemel ürün bileşimi ve dağılımı DSC tekniği kullanılarak araştırılmıştır. Böylece, reaksiyon koşullarının optimizasyonu ve standardize edilmesi için veriler elde edilmesi sağlanmıştır. Öncelikle, tüketim sonrası su şişelerinden elde edilen atık PET kırpıntıları, yüksek basınçta, eş zamanlı hidroliz-glikoliz reaksiyonları ile depolimerize edilmiştir. Reaksiyonlar, sabit miktarda su kullanılarak, farklı PET/diol mol oranlarında, çözücü varlığında veya yokluğunda ve farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Ham depolimerizasyon ürünleri, kaynar su ile ekstrakte edilerek "suda çözünen ve kristallenebilen (SÇ+)" ve "suda çözünmeyen (SÇ-)" fraksiyonlarına ayrılmıştır. Daha sonra, depolimerizasyon reaksiyonlarının ağırlıkça %verimleri (dönüşüm oranları), bu fraksiyonların ağırlıkça %oranları, fonksiyonel grup içerikleri (asit indisi (AI), hidroksil indisi (HI) analizleri), teorik sayıca ortalama molekül ağırlıkları (Mn) belirlenmiş ve DSC analizleri gerçekleştirilmiştir. En etkin parçalanma için optimum koşullar; PET/diol mol oranının 1/5 olduğu, 2.5 mol su varlığında, ksilenli ortamda ve 200oC’de gerçekleştirilen depolimerizasyon reaksiyonunda gözlenmiştir. Bu koşullarda, %99 oranında dönüşüm sağlanmış %81 (SÇ+) ve %19 (SÇ-) şeklinde ürün dağılımı gözlenmiştir. (SÇ+) ürün bileşiminde ~%80 civarında, PET’in hidroksil sonlu monomeri (BHET) ve (SÇ-) ürün bileşiminde de ~%80 civarında PET’in karboksil sonlu monomeri elde edilmiştir. Nihai ürün bileşiminin Mn değeri 234, AI ve HI değerleri de, sırasıyla, 121 mg KOH/g ve 358 mg KOH/g’dır.