Изучение условий образования олигоэфирполиолов глицеролизом вторичного полиэтилентерефталата

Целью работы является оптимизация условий синтеза полиэфирполиолов на основе вторичного полиэтилентерефталата и глицерина. Изучено влияние концентрации глицерина, температуры и продолжительности процесса алкоголиза в присутствии катализатора (ацетата цинка) на физико-химические свойства конечного продукта.
Концентрацию глицерина варьировали от 0,4 до 4,0 моль глицерина на 1 моль элементарного звена вторичного ПЭТ, обеспечивая частичный или полный алкоголиз, соответственно. Рост концентрации глицерина до порогового значения приводит к образованию плавких олигомеров. При более высокой концентрации конечный продукт является жидкостью. Наблюдается снижение молекулярной массы, эфирного и кислотного чисел, происходит симбатное повышение концентрации гидроксильных групп, что указывает на углубление химической деструкции ВПЭТ.
Температуру глицеролиза изменяли от 180°С до 250°С, время - от 6 до 30 час. Характеристики продукта с ростом температуры изменяются нелинейно: молекулярная масса, эфирное число и динамическая вязкость снижаются, а содержание гидроксильных групп и кислотное число возрастают. Степень изменения всех характеристик продуктов становится менее чувствительной к повышению температуры.
Выявлено, что в течение первых шести часов алкоголиз при 220°С приводит к уменьшению молекулярной массы ВПЭТ, а затем происходит поликонденсация с образованием ароматических сложных полиэфирполиолов, повышением молекулярной массы, кислотного числа и динамической вязкости продуктов. ИК-, ПМР-и ЯМР13С-спектроскопией изучено строение продуктов алкоголиза. Показано, что вследствие замены в макроцепи остаточного этиленгликоля глицерином в её составе присутствуют остатки глицерина.

1. European Union. Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives // Official Journal of the European Union. 2008. L312. P. 3–30. http://data.europa.eu/eli/dir/2008/98/oj.

2. Панфилов Д.А. Химический рециклинг полиэтилентерефталата как метод получения эффективных модификаторов полимерных материалов // Пластические массы. 2021. №7–8. С. 25–30. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2021-7-8-25-30.

3. Демидова Е.В. Состояние и перспективы развития российского рынка базовых (крупнотоннажных) полимеров в контексте общемировых тенденций // Вестник экономики, права и социологии. 2025. №3. C. 312–346. DOI: 10.24412/1998-5533-2025-3-342-346.

4. Marol A., Irusta R., Martin J.M., Martinez L. Depolymerization of PET bottle wastes to produce high-value BHET monomer using ethylene glycol // Chemical Engineering Transactions. 2007. Vol. 11(6). P. 479–484. https://www.researchgate.net/publication/266515347.

5. Bui T.T.L., Nguyen D.A., Ho S.V., Uong H.T.N. Using ionic liquid catalyst for conversion of waste polyethylene terephthalate and soybean oil to polyester polyol // Journal of Applied Polymer Science. 2016. Vol. 133. No. 37. DOI: 10.1002/app.43920.

6. Zhang J., Wang X., Gong J., Gu Z. A study on the biodegradability of polyethylene terephthalate fiber and diethylene glycol terephthalate // Journal of Applied Polymer Science. 2004. Vol. 93. No. 3. P. 1089–1096. DOI: 10.1002/app.20556.

7. Худойбердиев А.И., Жанаев М.О., Тохиров М.И., Журайев А.Б., Алимухамедов М.Г. Сложные полиэфирполиолы из вторичного полиэтилентерефталата как перспективное сырьё для жёстких пенополиуретанов // Universum: технические науки. 2021. №8-2(89). С. 89–95. DOI: 10.32743/UniTech.2021.89.8.12147.

8. Zhou X., Wang C., Fang C., Yu R., Li Y., Lei W. Structure and thermal properties of various alcoholysis products from waste poly(ethylene terephthalate) // Waste Management. 2019. Vol. 85. P. 164–174. DOI: 10.1016/j.wasman.2018.12.032.

9. Ouyang S., Xie Y., Fu W., Ding Y., Shen L. Preparation of autoxidative water-reducible alkyd resins from waste polyethylene terephthalate // Royal Society Open Science. 2021. Vol. 8. No. 6. DOI: 10.1098/rsos.202375.

10. Жураев А.Т., Каримов Ю.Х., Жураев А.Б., Алимухамедов М.Г., Адилов Р.И.. Исследование закономерностей гликолиза отходов полиэтилентерефталата и свойств конечного продукта // Пластические массы. 2025. №1. С. 47–51. DOI: 10.35164/0554-2901-2025-01-47-52.

11. Khudayberdiev A., Sayidov B., Juraev A., Alimukhamedov M. Ikkilamchi polietilentereftalatni ko‘p atomli spirtlar aralashmasi bilan alkogolizlash qonuniyatlarini o‘rganish [The study of the alcoholysis regularities of secondary polyethylene terephthalate with the mixture of polyhydric alcohols] // Chemistry and Chemical Engineering. 2019. N1. P. 26–30. DOI:10.70189/1992-9498.1094.

12. Shalaby S.E., Al-Balakocy N.G., Abo El-Ola S.M. Alkaline treatment of polyethylene glycol modified poly(ethylene terephthalate) fabrics // Journal of the Textile Association. 2007. Vol. 68, No. 1. P. 31–38.

13. Peng Y., Yang J., Deng C., Deng J., Shen L., Fu Y. Acetolysis of waste polyethylene terephthalate for upcycling and life-cycle assessment study // Nature Communications. 2023. Vol. 14. No. 1. 3249. DOI: 10.1038/s41467-023-38998-1.

14. Абдувохидов И.К., Жураев А.Б., Алимухамедов М.Г., Магрупов Ф.А., Худойбердиев А.И. Влияние условий проведения алкоголиза вторичного полиэтилентерефталата на выход бисгидроксиэтилтерефталата // Химия и химическая технология. 2019. №4. С. 54–57. DOI: 10.70189/1992-9498.1132.

15. Уроков Х.Б., Жураев А.Б., Низамов Т.А., Алимухамедов М.Г. Изучение процесса синтеза алкидных смол на основе вторичного полиэтилентерефталата // Узбекский химический журнал. 2022. №1. С. 70–75.

16. Sarim M., Alavi Nikje M., Dargahi M. Synthesis and characterization of polyurethane rigid foam by using feedstocks received from renewable and recyclable resources // Journal of Porous Materials. 2023. Vol. 30, N4. P. 1337–1356. DOI: 10.1007/s10934-023-01425-3.

17. Nikje M., Farazfar M. Synthesis and characterization of polyurethane nanocomposites formulated by incorporation of polyols from PET waste // Cellular Polymers. 2012. Vol. 31, N2. P. 69–82. DOI: 10.1177/026248931203100201.

18. Курский Р.М., Козлов Н.Н., Шойхет М.Г., Майофис И.М., Антонова Э.Р., Полякова Н.П. Исследование процесса и технологии получения электроизоляционного лака ТЛ-1 из отходов лавсана // Журнал ЛКМ. 1963. №6. С. 25–28.

19. Spychaj T. Chemical recycling of PET: methods and products // Handbook of Thermoplastic Polyesters. 2005. P. 1252–1290. DOI:10.1002/3527601961.ch27.

20. Chen Jinyang, Li Huangliang, Xing Luyao, Li Zhilian, Ji Yimei, Chen Lei, Lü Jingxiao. Method for preparing alkyd resin coating by glycerol alcoholysis of waste PET: CN201310227828.6. 08.06.2013. URL: https://patents.google.com/patent/CN103436145A/en (1988.12.21).

21. Ла Мантия Ф. (ред.) Вторичная переработка пластмасс: пер. с англ. / ред. Г.Е. Заикова. СПб.: Профессия, 2006. С. 292–327. ISBN: 5-93913-116-6.

22. Pilati F., Toselli M., Stramigioli C., Baldi G., Capra M., Osella M., Bava Pilone G. Process to prepare bis(2-hydroxyethyl) terephthalate: Pat. EP 0723951 A1 (European patent). ARS ING Srl; publ. 31 Jul 1996. Priority: 24 Jan 1995.

23. Панфилов Д.А., Дворко И.М. Пенополиуретаны на основе олигоэфирных продуктов деструкции вторичного полиэтилентерефталата // Естественные и технические науки. М.: Спутник+. 2014. №5 (73). С. 179–183. EDN: SIRKMT.

24. Панфилов Д.А. Химический рециклинг полиэтилентерефталата как метод получения эффективных модификаторов полимерных материалов // Пластические массы. 2021. №7–8. С. 25–30. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2021-7-8-25-30.

25. Sonnenschein M.F. Polyurethanes: science, technology, markets, and trends. Hoboken. NJ: Wiley. 2014. 400 p. ISBN: 978-1118737835.

26. Rossi P., Kosior E., Iovenitti P., Massod S., Sbarski I. Flexible polyurethane foams from recycled PET // Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology. 2003. Vol. 19, N1. P. 51–60. doi:10.1177/147776060301900104.

27. Кудюков Ю.П., Маслош В.З., Савицкая А.В., Литвинова У.В. Переэтерификация полиэтилентерефталата полиолами // ЛКМ и их применение. 1993. №3. С. 3–4.

28. Paberza A., Fridrihsone-Girone A., Abolins A., Cabulis U. Polyols from recycled poly(ethylene terephthalate) flakes and rapeseed oil for polyurethane foams // Polimery. 2015. Vol. 60, N9. P. 572–578. DOI:10.14314/polimery.2015.572.

29. Bui T.T.L., Nguyen D.A., Ho S.V., Uong H.T.N. Using ionic liquid catalyst for conversion of waste polyethylene terephthalate and soybean oil to polyester polyol // Journal of Applied Polymer Science. 2016. Vol. 133(37). Р. 1–11. DOI:10.1002/app.43920.

30. Ivdre A., Fridrihsone-Girone A., Abolins A., Cabulis U. Effect of different concentration of rapeseed oil and recycled poly(ethylene terephthalate) in polyols for rigid polyurethane foams // Journal of Cellular Plastics. 2016. P. 1–17. doi:10.1177/0021955X16670585.

31. Химтраст СП 81/3: Cложный полиэфир; ТУ 20.16.40-105-27903090-2022 // Каталог Химтранст 2022. URL: https://himtrust.ru/upload/iblock/794/7948b9e1e3227ba92dca4418ce0c87d3.pdf (дата ознакомления 22.12.2022).

32. Урманцев У.Р., Грудников И.Б., Табаев Б.В., Лакеев С.Н., Ишалина О.В. Химия и технология производства полиэтилентерефталата: учеб. пособие. 2015. 130 с. ISBN: 978-5-905153-79-2.

33. Цейтлин Г.М., Пилунов Г.А, Михитарова З.А., Титов А.Ю. Алкоголиз полиэтилентерефталата с пентаэритритом // Химическая промышленность. 2002. №11. С. 16–20.

34. Nikje M., Farazfar M. Synthesis and characterization of polyurethane nanocomposites formulated by incorporation of polyols from PET waste Cellular Polymers 2012. 31(2). 6–82. DOI: 10.1177/026248931203100201.

35. Todorov N., Radenkov M.F. Todorova D.D. Utilization of crude glycerol and waste polyethylene terephthalate for production of alkyd resins // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015. Р. 240–248. https://www.researchgate.net/publication/281734861.

36. Абдувохидов И.Қ., Джураев А.Б., Алимухамедов М.Г., Магрупов Ф.А., Адилов Р.И. Investigation of the conditions for the formation of primary fiber forming polyethylene terephthalate from its waste // Harvard Educational and Scientific Review. 2022. Vol. 3, Issue 3. Р. 83–94. DOI: https://journals.company/index.php/hesr/issue/view/32.

37. Bohre A., Jadhav P.R., Tripathi K., Pant K.K., Likozar B., Saha B. Chemical recycling processes of waste polyethylene terephthalate using solid catalysts // Chem Sus Chem. 2023. DOI: 10.1002/cssc.202300142.

38. Barredo A., Asueta A., Amundarain I. Chemical recycling of monolayer PET tray waste by alkaline hydrolysis // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2023. T. 11, N 3. DOI: 10.1016/j.jece.2023.109823.

39. Alzuhairi M., Khalil B., Hadi R. Nano ZnO Catalyst for Chemical Recycling of Polyethylene terephthalate (PET) // Engineering and Technology Journal. 2017. T. 35, N8. P. 831–837. DOI: 10.30684/etj.35.8a.7.

40. Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений: справочные таблицы. М: МГУ им. М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии. 2012. 52 с.

41. Дехант Й., Данц Р., Киммер В., Шмолько Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров / пер. с нем. В.В. Архангельского; под ред. З.О. Олейник. М.: Химия. 1976. 472 с.