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PET工艺
缩聚聚合工艺
1.缩聚反应概述
1.1定义
缩聚反应:
是具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应。
兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为缩聚物。
1.2特征
(1)通常是官能团间的反应;
(2)反应中有低分子副产物产生;
(3)大部分缩聚物都是杂链聚合物;
(4)聚合物分子量不再是单体分子量的整数倍。
1.3反应特点
(1)大多数为可逆反应和逐步反应;
(2)分子量随反应时间的延长而逐渐增大;
(3)单体的转化率却几乎与时间无关。
1.4实施方法
(1)熔融缩聚:
反应体系中不加溶剂,反应温度在单体和缩聚产物熔点以上条件下进行。
特点:
①反应温度高,高温易于提高反应速度和脱除小分子,但副反应增多,要求原料和缩聚物在高温下稳定;
②工艺过程简单,由于不需要溶剂,减少溶剂损失和回收工序,减少污染,降低成本;
③是可逆平衡反应,且K小,反应速度慢;
④对单体纯度要求高;
⑤反应体系粘度大,不易传热。
(2)溶液缩聚:
把单体溶解在适当溶剂中进行的缩聚反应
特点:
①温度不高,反应温和、平稳;
②体系粘度小,有利于热交换,而且不需要高真空。
③溶剂大多有毒、易燃;
④增加聚合物分离、溶剂精制、回收工序,成本高,工艺复杂。
(3)界面缩聚(相间缩聚):
两种单体溶于互不相溶的溶剂中,在两相界面上进行的缩聚反应。
特点:
①反应速度快,采用高反应活性单体,故反应速度快;一般为不可逆反应,易获得高分子量产物。
②为非均相反应体系,不断更新或扩大界面对反应有利。
③扩散速度比反应速度慢,反应速度受扩散控制。
(4)乳液缩聚:
反应体系由两液相组成,但生成缩聚物的缩聚反应仅在单相内进行。
特点:
①单体反应活性高,属不可逆平衡缩聚;主副反应在不同区域进行,互不干扰,产物分子量高。
②可以使不溶于水的两种单体用此法制得聚合物。
③需要分离、回收等工序,工艺比较复杂,生产效率低。
(5)固相缩聚:
固态的单体和缩聚物在低于熔点的条件下进行的缩聚。
特点:
①表观活化能高,反应速率低
②是扩散控制的过程
2.PET纤维聚合工艺
2.1原料选择[1]:
第一阶段:
粗TPA用甲醇酯化,生成容易精制的对苯二甲酸二甲酯(DMT)。
经过精制的DMT与乙二醇酯交换缩聚成聚酯。
随后出现的Witten法生产DMT,又进一步巩固了DMT法的原料基础。
第二阶段:
随着Amoco公司的以钻、锰化合物为催化剂,以溴化物为促进剂的二甲苯空气氧化法的发展,粗TPA经加氢精制,得到的高纯度TPA能够与乙二醇直接酯化缩聚。
于是出现了以高纯度TPA为原料的直接酯化缩聚法即TPA法。
第三阶段:
在Amoco法对二甲苯氧化工艺的基础上,日本丸善石油公司等作了进一步研究,发现不经复杂的加氢精制即可得到符合聚酯生产要求的中纯度TPA(MTA)。
可以用MTA代替高纯度TPA与乙二醇直接酯化缩聚。
2.2合成方法及工艺的确定
2.2.1国内现有的主要工艺
2.2.2PET纤维的生产工艺主要选TPA法
用TPA为原料的优点大致有以下几条[1]:
(1)TPA的分子量比DMT的分子量低。
如果TPA与DMT价格相等,TPA法生产聚醋的原料费用可以明显节省。
(2)TPA直接酯化反应所需的乙二醇,比DMT酯交换反应所需的乙二醇少。
所以,TPA法缩聚过程中需要回收的乙二醇较少,从而减少了乙二醇回收和循环系统的投资。
(3)TPA和乙二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)时,仅释放出水,水无需回收。
而DMT与乙二醇酯交换生成BHET时,释放出甲醇,必须设置甲醇回收装置。
(4)DMT与乙二醇的酯交换反应,一般需要用催化剂,而TPA与乙二醇的直接酯化反应,则不需要用催化剂。
TPA法减少了聚酯中残留催化剂引起的不利影响。
(5)缩聚反应使聚酯达到某一预定分子量所需的时间,TPA法比DMT法短。
这就意味着,对于一定的生产能力而言,与DMT法相比较,TPA法可用较小的反应器,从而降低设备费用。
2.2.3TPA法生产流程图
2.2.4聚合主要设备
主要设备:
反应釜
辅助设备:
往复式压缩机蒸发器离心分离器风干机冷凝器造粒机等。
3.PET固相缩聚工艺[2]
高分子质量聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,Mn>24000)以其优异的性能,广泛应用于聚酯瓶、冷冻食品托盘和轮胎帘子线等领域,约占世界PET总产量的1/3,并呈现出高速增长态势。
高粘度PET切片的生产方法有固相缩聚、熔融缩聚和化学扩链法3种。
固相缩聚法生产工艺以其副反应低、产品热稳定性好、色泽佳等优点发展成为主流生产工艺。
3.1固相缩聚过程特点
(1)与熔融缩聚相比,固相缩聚是在固体颗粒内无定形区进行的反应,反应生成的小分子需从颗粒内部扩散到气相中,再由气相带出系统。
(2)聚酯的固相缩聚温度一般在160--230℃之间,落在结晶温度范围内,在固相缩聚过程中也同时进行结晶。
得到高分子质量的固相缩聚聚酯产品,需要使预聚体具有高的结晶度。
同样,固相缩聚反应后,分子链的加长又会对结晶性能产生影响。
由于固相缩聚过程中,结晶与反应的相互影响,使得结晶工艺的设计已成为固相缩聚工艺设计的重要部分。
3.2聚合工艺
3.2.1美国Bepex公司的固相缩聚工艺
图1是Bepex公司的固相缩聚工艺流程简图,主要由预结晶器、结晶器、退火螺杆、反应器和流化床冷却器及气体净化系统6部分组成[3,4]。
Bepex采用卧式搅拌桨式预结晶器,采用夹套热油加热,搅拌桨将切片打向器壁吸收能量,加热油温度约为220℃,切片的温度为175℃.
3.2.2Buhler的固相缩聚工艺
图2是Buhler的连续式固相缩聚工艺流程简图,主要由预结晶器、结晶器、预热器、反应器和冷却器及气体净化系统组成[4,5,6]。
Buhler采用沸腾床预结晶器,切片在180e循环热空气的作用下进行干燥和结晶,切片温度控制在150e左右,停留时间为20min。
切片在结晶器处于强烈的涌动状态,避免了切片的粘接。
结晶器采用卧式流化床结构,切片在气力作用下以平推流的形式从结晶器的一端向另一端移动,仍采用180e的热空气加热,切片的温度控制在175e左右,出口的结晶度约40%。
3.2.3SINCO固相缩聚工艺
图3是Sinco的固相缩聚工艺,主要由预结晶、结晶、固相缩聚反应、冷却和氮气净化系统等部分组成。
结晶器采用流化床设备,采用氮气为气体介质,切片温度控制在195℃,出口结晶度控制在35%~40%。
结晶器采用带夹套的双螺杆桨叶结构,搅拌轴内有热媒,采用双轴传动,既增强了传热效果,又避免了切片的粘接。
切片在结晶器中,以平推流形式向前移动。
Sinco工艺的最显著特点是结晶温度更高,结晶工艺简单。
3.2.4杜邦的NG3工艺
杜邦公司在90年代中期推出了具有鲜明特点的NG3工艺[7],该工艺与常规的固相缩聚法生产高粘度聚酯不同,NG3工艺使用低粘度(0.25~0.35dL/g)的预聚体颗粒,使大部分的聚合反应发生在固相缩聚阶段。
图4是工艺流程示意图。
参考文献
[1]施祖培.谈聚酯原料和缩聚工艺的选择[J].合成纤维工业,1982年02期:
2~4
[2]沈希军;张军等.PET固相缩聚工艺技术分析.[J].合成技术及应用.2006年第01期:
31~33
[3]洪英.连续固相缩聚生产瓶级聚酯技术的综合比较[J].聚酯工业,2002,15(5):
7~10
[4]黄彬.聚酯固相缩聚进展[J].现代塑料加工,1998,10
(1):
54~57
[5]黄兴山.瓶级聚酯的生产技术和运用[J].江苏化工,2002,30(6):
14~20
[6]孙伟.连续固相缩聚生产矿泉水用瓶级聚酯[J].聚酯工业,1999,12
(1):
40~44
[7]StoufferJanM,BlanchardElwoodN,LeffewKennethW.Productionofpoly(ethyleneterephthalate)[P].US:
5510454,1996
PET缩聚工艺简单介绍
高Z09
刘瑞
091464
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