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Aryl sulfonic acid catalysts: Effect of pendant group structure on activity in hydrolysis of polyethylene terephthalate
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2022-04-27 , DOI: 10.1002/app.52451 Hossein Abedsoltan 1 , Maria R. Coleman 1, 2
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2022-04-27 , DOI: 10.1002/app.52451 Hossein Abedsoltan 1 , Maria R. Coleman 1, 2
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A series of aryl sulfonic acids were tested as catalysts for acid hydrolysis occurring at the surface of poly(ethylene) terephthalate (PET) particles. Specifically, p-toluenesulfonic acid monohydrate (PTSA), 2-naphthalenesulfonic acid (2-NSA), and 1,5-naphthalenedisulfonic acid tetrahydrate (1,5-NDSA) were chosen to provide sulfonic acid active groups and varying hydrophobic functionality. The effect of catalyst concentration and reaction temperature on PET hydrolysis rate was studied. The aryl sulfonic acid catalysts exhibited much higher rates of PET hydrolysis than the mineral acid, H2SO4. At 150°C and 4 M catalyst, the time required to achieve more than 90% TPA yield was 3, 3, and 8 h, and 18 h for (PTSA), (2-NSA), (1,5-NDSA), and H2SO4, respectively. Ethyl acetate hydrolysis was performed as a model reaction to probe the activity of the catalysts in homogenous reactions to compare with the heterogenous hydrolysis reaction occurring at the PET surface. The higher catalytic activities for PET hydrolysis of the PTSA, 2-NSA, and 1,5-NDSA than H2SO4 was attributed to improved wetting by the reaction media and affinity of the aryl sulfonic acid catalysts for the PET surface.
中文翻译:
芳基磺酸催化剂:侧基结构对聚对苯二甲酸乙二醇酯水解活性的影响
测试了一系列芳基磺酸作为在聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 颗粒表面发生酸水解的催化剂。具体来说,选择对甲苯磺酸一水合物 (PTSA)、2-萘磺酸 (2-NSA) 和 1,5-萘二磺酸四水合物 (1,5-NDSA) 以提供磺酸活性基团和不同的疏水功能。研究了催化剂浓度和反应温度对PET水解速率的影响。芳基磺酸催化剂表现出比无机酸H 2 SO 4高得多的PET水解速率。在 150°C 和 4 M 催化剂下,实现超过 90% TPA 产率所需的时间为 3、3 和 8 小时,对于 (PTSA)、(2-NSA)、(1,5-NDSA) 为 18 小时, 和 H 2 SO 4, 分别。乙酸乙酯水解作为模型反应进行,以探测催化剂在均相反应中的活性,以与 PET 表面发生的多相水解反应进行比较。与 H 2 SO 4相比,对 PTSA、2-NSA 和 1,5-NDSA 的 PET 水解的更高催化活性归因于反应介质的润湿性提高以及芳基磺酸催化剂对 PET 表面的亲和力。
更新日期:2022-04-27
中文翻译:
芳基磺酸催化剂:侧基结构对聚对苯二甲酸乙二醇酯水解活性的影响
测试了一系列芳基磺酸作为在聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 颗粒表面发生酸水解的催化剂。具体来说,选择对甲苯磺酸一水合物 (PTSA)、2-萘磺酸 (2-NSA) 和 1,5-萘二磺酸四水合物 (1,5-NDSA) 以提供磺酸活性基团和不同的疏水功能。研究了催化剂浓度和反应温度对PET水解速率的影响。芳基磺酸催化剂表现出比无机酸H 2 SO 4高得多的PET水解速率。在 150°C 和 4 M 催化剂下,实现超过 90% TPA 产率所需的时间为 3、3 和 8 小时,对于 (PTSA)、(2-NSA)、(1,5-NDSA) 为 18 小时, 和 H 2 SO 4, 分别。乙酸乙酯水解作为模型反应进行,以探测催化剂在均相反应中的活性,以与 PET 表面发生的多相水解反应进行比较。与 H 2 SO 4相比,对 PTSA、2-NSA 和 1,5-NDSA 的 PET 水解的更高催化活性归因于反应介质的润湿性提高以及芳基磺酸催化剂对 PET 表面的亲和力。