Полибутилентерефталат (ПБТ) – это высокоэффективный-термопластичный полиэфир, широко используемый в таких отраслях, как электроника, электроприборы, автомобилестроение и машиностроение. Ниже подробно описан процесс производства полибутилентерефталата.
Подготовка сырья
Основным сырьем для производства полибутилентерефталата являются терефталевая кислота (ПТА) и 1,4-бутандиол (БДО). ПТА представляет собой белое кристаллическое твердое вещество или порошок, требующий высокой чистоты, обычно превышающей 99%. БДО — бесцветная вязкая жидкость; также необходимо обеспечить его качество и чистоту, чтобы облегчить последующую реакцию. Перед началом производства сырье проходит тщательную проверку качества и предварительную обработку для удаления примесей и влаги.
Процесс производства прямой этерификации
1. Реакция этерификации
ПТА и БДО загружают в реактор этерификации в определенном молярном соотношении (обычно от 1:1,1 до 1:1,5). Внутри реактора ПТА и БДО подвергаются этерификации в присутствии катализатора с образованием бис(4-гидроксибутил)терефталата (БГБТ) и воды. К распространенным катализаторам относятся катализаторы на основе-титана и сурьмы-; Катализаторы на основе титана предпочтительны из-за их высокой активности и быстрой скорости реакции. Температуру реакции обычно поддерживают в пределах от 220 до 250 градусов, при этом давление поддерживают на атмосферном или слегка положительном уровне. На протяжении всей реакции образующаяся вода постоянно отгоняется для ускорения реакции.
2. Реакция поликонденсации.
БГБТ, полученный на стадии этерификации, переносят в реактор поликонденсации. В условиях высокой температуры (240–260 градусов) и высокого вакуума (ниже 100 Па) БГБТ подвергается поликонденсации с образованием полибутилентерефталата и 1,4-бутандиола. По мере протекания реакции молекулярная масса полимера постепенно увеличивается. Обычно добавляют небольшие количества стабилизаторов и антиоксидантов для повышения скорости реакции и качества полимера. Реакция поликонденсации требует относительно большой продолжительности, обычно от 2 до 4 часов.
3. Постоб-обработка
По завершении реакции поликонденсации расплав полимера выдавливается из реактора и подвергается этапам последующей-обработки-таким как охлаждение и гранулирование- с получением гранул полибутилентерефталата (ПБТ). Охлаждение обычно достигается с помощью воды или воздуха для быстрого затвердевания расплава полимера. Гранулятор разрезает охлажденные полимерные нити на однородные гранулы, что облегчает их хранение и транспортировку.
Производственный процесс переэтерификации
1. Реакция переэтерификации
В процессе переэтерификации в качестве сырья используются диметилтерефталат (ДМТ) и 1,4-бутандиол. ДМТ и 1,4-бутандиол загружают в реактор переэтерификации в определенных пропорциях, где реакция протекает в присутствии катализатора (например, ацетата). Температуру реакции обычно поддерживают в пределах от 180 до 220 градусов; Метанол образуется как побочный продукт. Непрерывная перегонка метанола приводит к образованию бис(4-гидроксибутил)терефталата.
2. Поликонденсация и пост-обработка
Последующие стадии поликонденсации и пост-обработки бис(4-гидроксибутил)терефталата, полученного переэтерификацией, по существу такие же, как и в процессе прямой этерификации. Поликонденсацию проводят в условиях высокой-температуры и высокого вакуума с последующим охлаждением и гранулированием для получения конечного продукта.
Сравнение двух производственных процессов
Процесс прямой этерификации предлагает преимущества относительно низких затрат на сырье (с использованием терефталевой кислоты), меньшего количества стадий реакции и высокой эффективности производства. Однако для этого требуется высокая чистота сырья и строгие условия проведения реакции. Преимущества процесса переэтерификации заключаются в относительно мягких условиях реакции и более низких требованиях к чистоте сырья. И наоборот, он основан на более дорогом ДМТ и генерирует метанол в качестве побочного продукта, что требует восстановления и очистки.