聚酯参考资料合成的副反应

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不饱和聚酯树脂

不饱和聚酯树脂

(2)带有羟端基的乙二醇酯的酯基转移反应即缩聚反应
其逆反应分别对应水解和醇解反应。高温下,小分子二元醇与高分子量的聚酯 发生的醇解反应趋向于生成低聚物和游离醇的平衡态。
醇解反应的影响因素
影响醇解反应的因素主要有催化剂、反应温度、醇超量比、反应时间 等。大量研究表明, 醋酸锌具有较好的催化性能,且极具性价比优势, 实验采用 0.5%的醋酸锌(相对PET) 作为醇解反应的催化剂。二元醇 种类不同,醇解反应快慢不同。 醇解反应一般在 170~220℃下进行,低于170℃,反应非常缓慢,但 高于220℃又会发生严重的副反应,造成树脂色泽深化,从表1可见,在 190~210℃下,醇解产物具有较好的综合性能。
不饱和聚酯树脂的合成
在通用型不饱和聚酯树脂的合成中,比如TM- 191树脂,一般采 用一步法,即所有的醇酸单体一次性投料。
也可采用两步法,比如 TM-196 树脂,先将苯酐和醇单体先投 料进行初步酯化,再加入不饱和酸进一步酯化。采用两步法合成 的树脂综合性能优于一步法。这要归因于体系中不饱和双键的平 均分布 。
然后羟基酸分子间进行缩聚反应得到聚酯和水即产物(1), (2)进行反应:
3.一种二元醇与一种二元酸和一种二元酸酐间的酯化反应, 丙二醇与苯酐和反丁烯二酸之间的反应特点是反应开始时 既有醇与酸酐的开环加成反应又有醇与酸的酯化反应,即:
然后羟基酸之间即(3)与(4)产物进行缩聚得到聚酯 和水,缩聚反应同前。
着色自由, 易涂饰和加胶衣层, 使产品外表颜色多种多样。 易与不同增强材料、填料组合, 得到不同特性的复合材料制品。 价格低廉并有降低成本的一系列办法, 易于投资生产。 由于含有较多的苯乙烯, 对人眼、气管和粘膜都有刺激;阻燃性差; 收缩率大。
不饱和聚酯树脂的合成原理

影响聚酯工艺过程的主要因素

影响聚酯工艺过程的主要因素

影响聚酯工艺过程的主要因素1、EG/PTA摩尔比原料EG/PTA的摩尔比对反应过程和产品PET的聚合度有重要影响。

据反应可知,只有EG与PTA在等物质的量配比条件下才能得到高聚合度的PET。

当PTA与EG的物质的量比趋近1时,PET的聚合度(DP)为一极限值。

PTA与EG酯化反应中,EG/PTA摩尔比为2:1。

但是在反应体系中,EG/PTA酯化产物BHET的缩合又放出EG,为防止EG自身缩合成DEG影响PET质量,通常使EG摩尔含量小于EG/PTA摩尔比,EG/PTA的摩尔比为1.7-1.8 :1。

EG/PTA的摩尔比也不宜过低,否则酯化产物的羧基含量增高。

随着EG/PTA的摩尔比提高,酯化反应加速、时间缩短,但同时也使体系中DEG含量增加,最终导致产品PET中的DEG含量提高。

据此在继续降低EG/PTA摩尔比的同时,开发了适当提高EG/PTA摩尔比的工艺。

其核心问题是,在充分发挥EG/PTA摩尔比的条件下反就优势的同时,有效控制体系中DEG含量的增加。

在连续工艺中,酯化过程基醒在接近“清晰点”的条件下进行的,缩聚反应脱出的EG 经回收再循环到系统中,以补充少量EG的过程损失,通常采用的EG/PTA加料摩尔比为1.1-1.2:1,而近年开发的高配比工艺,EG/PTA摩尔比已达2左右。

2、催化剂PTA法生产聚酯,酯化过程中PTA溶于EG后释放后释放出的H+具有自催化作用,可以不用催化剂。

酯化和缩聚也可以选用单一催化剂Sb(AC)3进行综合催化,吉玛工艺即用Sb(AC)3作为催化剂。

由于Sb(AC)3在EG和反应体系中具有良好的溶解性和较高的催化活性,而且所得产品PET质量也较好,因此在工业生产中应用已久。

根据工艺试验结果,得出催化剂用量与PET平均聚合度关系的经验式:Δ[η]=F·C0.5Δτ式中:Δ[η]为产品PET的特性粘度[η] 与[η0]之差;Δτ为相应的反应时间;C为催化剂浓度,ppm(Sb,Sb=80-320ppm);F为工艺参数,包括温度、真空度、搅拌速度等。

PBS聚酯的物理性能

PBS聚酯的物理性能

PBS聚酯的物理性能PBS聚酯是结晶性聚合物,熔点为115℃。

北理工所制备的PBS各项理化性能如表1所示,其综合力学性能达到了普通聚丙烯的水平,与日本昭和高分子公司同类产品Bionolle性能相当。

表1: PBS聚酯的物理性能作者| 2010-7-11 14:47:06 | 阅读(14) |评论(0) | 阅读全文>>PBS聚酯的合成2010-7-11 14:19:23 阅读12 评论0 112010/07 July11PBS聚酯的合成PBS类聚酯是以脂肪族二酸和二醇为原料,经缩聚反应合成的一类脂肪族聚酯,其代表PBS即以丁二酸和丁二醇为原料合成。

20世纪90年代,日本的昭和高分子公司首先采用异氰酸酯作为扩链剂,与二酸二醇经缩聚反应合成的低分子量聚酯反应,制备出高分子量的聚合物,PBS类聚酯才开始作为新型生物降解塑料引起了广泛的关注。

PBS聚酯的缩聚反应是可逆平衡反应,具有平衡常数小,易生成副产物等特点,传统方法得到的聚合物分子量低,无法单独作为塑料使用。

在缩聚反应之后通过多种途径进行扩链反应或固相聚合以进一步提高其分子量。

北京理工大学,开发出提高分子量的合成新技术,无须进行扩链反应,通过脂肪族二酸,二醇的缩聚反应直接制备出高分子量的生物降解性聚酯,分子量(Mw)可达20-30万,简化了合成工艺,从而降低了成本。

在实验室小试的基础上,利用现有的PET工业装置进行了中试放大实验,先后在1500L(1000吨/年)以及6000L(5000吨/年)间歇式生产线上成功进行了PBS的中试放大实验,获得了稳定的中试合成工艺,并批量合成出性能优良的PBS。

在此基础上,针对PBS聚酯原料和合成工艺的独特性,对现有聚酯生产线进行改造,设计,制造了PBS聚酯半连续合成装置,以提高生产效率并制备出品质多样化的产品。

(1)直接酯化-脱二元醇反应该方法是先在较低的反应温度下将二元酸与过量的二元醇进行酯化,形成有端羟基的预聚物,然后在高温、高真空度和催化剂存在的条件下脱除二元醇,从而得到聚酯。

聚酯生产工艺

聚酯生产工艺

第二节 第三节 第十章 第一节 第二节 第三节 第十一章 第一节 第二节 第三节 第四节 第十二章 第一节 第二节 第三节 第十三章
乙二醇回收..........................................................................................................76 聚酯废料的回收和利用......................................................................................78 热媒加热系统......................................................................................................79 溴化锂制冷装置..................................................................................................82 仪表压缩空气和过滤器清洗..............................................................................83 聚酯生产公用工程及废水处理..............................................................................87 水..........................................................................................................................87 电..........................................................................................................................88 汽和气..................................................................................................................89 废水处理..............................................................................................................90 聚酯生产中间产品及最终产品的测试分析..........................................................92 中间控制主要项目的测试分析..........................................................................93 中间产品主要项目的测试分析..........................................................................93 成品项目的测试分析..........................................................................................94 安全生产知识..........................................................................................................97

不饱和聚酯研究报告

不饱和聚酯研究报告

不饱和聚酯研究报告不饱和聚酯,是一种具有重要应用价值的聚合物材料。

它具有优异的机械性能、耐候性、耐化学性以及电气绝缘性能,被广泛应用于航空、汽车、建筑、电子、船舶等领域。

本文主要介绍不饱和聚酯的合成、性质以及应用,并探讨其未来的研究方向。

一、不饱和聚酯的合成方法不饱和聚酯通常通过酯化反应合成。

首先选择合适的醇和酸进行酯化反应,然后加入适量的交联剂进行交联。

一般选择聚乙二醇、己二酸和异氰酸酯作为醇和酸的反应物,加入过氧化氢或钴盐作为引发剂,通过引发剂引发聚合反应,最终形成不饱和聚酯。

合成的过程中,需控制反应温度、反应时间和反应物比例,以确保不饱和聚酯的质量和性能。

二、不饱和聚酯的性质1.优异的机械性能:不饱和聚酯具有较高的强度、刚度和韧性,能够承受较大的载荷,具有良好的抗冲击性和耐磨损性。

2.良好的耐候性:不饱和聚酯能够在不同环境下保持稳定的性能,不易受到紫外线、氧化、高温等因素的影响,具有优异的耐老化性能。

3.良好的耐化学性:不饱和聚酯能够耐受多种化学物质的侵蚀和腐蚀,包括酸、碱、有机溶剂等,具有良好的化学稳定性。

4.优秀的电气绝缘性能:不饱和聚酯具有良好的电绝缘性能,可以有效地隔离电流,防止电导和电磁干扰。

三、不饱和聚酯的应用1.航空航天领域:不饱和聚酯可以制备轻质、高强度的复合材料,用于制造飞机机身、翼面、螺旋桨等部件,具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好的优点。

2.汽车工业:不饱和聚酯可以制备车身、车顶、前保险杠等部件,具有良好的抗冲击性和耐候性,提高了汽车的安全性和耐久性。

3.建筑领域:不饱和聚酯可以制备耐候性好、耐火性能优异的建筑材料,如屋顶瓦片、板材等,具有良好的阻燃性和隔热性。

4.电子工业:不饱和聚酯可以制备电子零件、绝缘材料等,用于电子设备的绝缘和封装,具有优异的电绝缘性能和稳定性。

四、不饱和聚酯的未来研究方向1.提高合成方法的效率和环境友好性,减少副产物的产生和废物的排放。

2.开发新型交联剂,提高不饱和聚酯的交联度和力学性能。

不饱和聚酯树脂的合成与应用

不饱和聚酯树脂的合成与应用

不饱和聚酯树脂的合成与应用作者:石志华来源:《商情》2019年第25期[摘要]不饱和聚酯树脂化学反应包括不饱和聚酯的合成反应和交联固化反应。

不饱和聚酯的合成反应特点及结果,对树脂的固化和固化网络结构起着决定作用,不饱和聚酯树脂的交联固化反应是一个十分复杂的过程,影响因素很多。

[关键词]不饱和聚酯交联固化合成反应一、不饱和聚酯树脂简介不饱和聚酯树脂,一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。

通常,聚酯化缩聚反应是在190~220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘度),在聚酯化缩反应结束后,趁热加入一定量的乙烯基单体,配成粘稠的液体,这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。

二、不饱和聚酯树脂的合成反应2.1不饱和聚酯的合成过程不饱和聚酯的合成过程包括线性不饱和聚酯的合成和用苯乙烯稀释得到的液体树脂两部分。

工业上不饱和聚酯的合成多采用熔融缩聚。

首先把二元酸与二元醇按照一定比例加入已排出空气的不锈钢反应釜中,于170-210℃中进行缩聚反应,反应终点由测定体系的酸值来控制,当达到规定的酸值后,即为反应终点。

然后在稀释釜内,预先投入一定量的苯乙烯、阻聚剂等,均匀搅拌。

在打开反应釜底阀,使不饱和聚酯慢慢放入稀释釜中,控制流速使稀释温度不得超过90℃,稀释完毕,冷却至室温,再经过滤,即得到一定粘度的液体树脂。

2.2不饱和聚酯树脂的合成反应特点不饱和聚酯树脂的合成反应是饱和的和不饱和的二元酸与二元醇反应,生成线型聚酯大分子,再溶解于乙烯基单体(如苯乙烯)中形成不饱和聚酯树脂。

聚酯的合成方法有两种,即加成聚合和缩合聚合。

当前普遍采用的缩合聚合,简称缩聚反应。

缩聚反应区别于加聚反应最重要的特征是大分子链的增长是一个逐步的过程。

而且生成的聚合物的分子量是大小不一的同系物,其组成具有多分散性。

在反应初期,二元酸与二元醇反应和低聚物与二元酸或二元醇反应占大多数,到反应后期,反应体系中的二元酸和二元醇消耗完后,聚合反应主要是低聚体聚酯分子的酯化反应,最终形成高分子量的聚酯。

聚酯实验报告

聚酯实验报告聚酯实验报告聚酯是一种常见的合成聚合物,具有广泛的应用领域,包括纺织品、塑料、电子产品等。

本次实验旨在通过合成聚酯的过程,了解其合成原理、性质以及应用。

一、聚酯的合成原理聚酯的合成是通过酯化反应实现的。

酯化反应是一种酸催化的反应,将醇与酸酐反应生成酯。

在聚酯的合成中,常用的醇为乙二醇,酸酐为二酸(如对苯二甲酸)。

酸催化剂(如磷酸)的存在可以加速酯化反应的进行。

二、实验过程1. 准备实验所需材料,包括乙二醇、对苯二甲酸、磷酸等。

2. 在实验室条件下,将乙二醇和对苯二甲酸按一定比例混合,加入磷酸作为催化剂。

3. 将混合物转移到反应釜中,加热并搅拌,使反应进行。

4. 控制反应时间和温度,确保反应达到理想程度。

5. 反应结束后,将产物进行分离、洗涤和干燥。

三、聚酯的性质1. 物理性质聚酯是一种无色、无味、透明的固体。

它具有良好的机械性能和热稳定性,可以耐受较高的温度和压力。

聚酯的熔点较高,可以通过调整合成条件来控制其熔点。

2. 化学性质聚酯具有良好的化学稳定性,对大多数溶剂和化学物质不易溶解或反应。

然而,聚酯在强酸和强碱的作用下会发生水解反应,导致其分解。

3. 应用领域由于聚酯具有良好的物理和化学性质,因此在许多领域都有广泛的应用。

在纺织行业,聚酯纤维被广泛用于制作衣物、家纺和工业材料。

在塑料工业中,聚酯被用于制作瓶子、容器和包装材料。

此外,聚酯还可以作为电子产品中的绝缘材料和光学材料。

四、实验结果与讨论通过实验,我们成功地合成了聚酯,并得到了一定量的产物。

通过对产物的物理性质和化学性质的测试,我们确认了其为聚酯。

在实验过程中,我们注意到反应时间和温度对产物的质量和产率有重要影响。

较长的反应时间和较高的温度可以促进反应的进行,但也容易导致产物的分解和副反应的发生。

因此,在合成聚酯时,需要仔细控制反应条件,以获得理想的产物。

此外,我们还发现聚酯的性质可以通过调整合成条件来改变。

例如,通过选择不同的酸酐和醇,可以合成具有不同性质的聚酯。

聚酯参考资料合成的副反应

聚酯合成的副反应在聚酯合成的过程中,除了生成PET的主反应外,往往会同时伴随着一些副反应。

例如,两分子EG缩合会生成二甘醇(DEG),由于DEG两端带有羟基,与羧基仍可发生酯化反应,使PET大分子中产生醚键;因低聚物本身分子结构的影响,有发生环化作用的可能,从而使PET产物中夹带有少量的环状聚合物;在高温下或少量氧气存在的情况下,PET大分子还会发生热降解或热氧化降解反应;另外,不同分子量的PET大分子之间还会发生链交换反应等等。

所有这些副反应的发生,或多或少给PET产物的质量如熔点、色相、端羧基以及特性粘度等造成一定的影响。

因此,讨论分析聚酯合成的副反应对聚酯生产具有十分重要的意义。

下面我们就聚酯生产过程中常见的副反应产生原因、副反应对产品质量的影响以及生产中如何避免这些副反应发生等进行分析和说明。

一、PET生成过程中醚键的生成所谓PET大分子中的醚键,在工业生产中统称为二甘醇,缩写为DEG,它是PET大分子中[—CH2CH2—O—CH2CH2—]结构基团的总称。

由于醚键的存在,影响了聚合物的分子构型,使聚酯大分子之间的作用力降低,从而造成PET的熔点下降,同时还会导致聚酯的耐热、耐光、耐氧化等性能变坏。

随着PET中DEG含量的增加,会使聚酯的后道加工性能变坏。

(一)醚键的生成机理在聚酯生产过程中,随着主反应的进行,醚键生成的反应也随之发生。

但是,在实际生产中的各个阶段,醚键生成的机理和数量都是不一样的,下面分酯化、预缩聚和终缩聚这三个阶段来进行讨论说明。

1、酯化阶段DEG的生成在酯化阶段中,由于PTA在EG中的溶解度很小,而且投料时浆料中的摩尔配比总是EG大于PTA。

所以酯化釜中有大量的EG存在,EG在200℃以上的高温下,有酸(H+)如PTA等存在时,则容易催化羟基脱水缩合生成醚。

具体反应如下;2HO—CH2CH2—OH HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH + H2OOC 2OCCH 2CH 2—OHO CH 2CH 2—O O CH 2CH 2—OOCH 2OCH2CH2—OH OCO CH2CH2—OHO OCOHOCCH2CH2—O CH 2CH2—OH OCO OCCH 2CH 2—OH O CH 2CH 2—OHHO OCOH CH 2CH 2—O HO CH 2CH 2—OH2、预缩聚阶段DEG 的生成在酯化过程中,往往同时发生缩聚反应,当酯化反应越接近终点时所需的酯化反应温也要求越高,醚化反应也越显著。

PBS聚酯的物理性能(2020年整理).pptx

由于缩聚反应的同时存在着逆方向的解聚反应,其平衡常数较低,在反应过程中需不断地排除小分子物 质,以控制化学反应向正方向进行,从而获得所需相对分子质量的聚酯。但在缩聚反应的过程中,特别是 在反应的后期,温度往往超过 200℃,脱羧、热降解、热氧化等副反应的发生将是不可避免的,这样就会 影响相对分子质量的提高。为了进一步提高相对分子质量,扩链反应往往是个比较有效的选择。利用扩链 剂的活性基团与聚酯的端羟基或端羧基反应来提高聚酯的相对分子质量。常用的扩链剂主要有酸酐和二异 氰酸酯等。
学海无 涯 PBS 聚酯的物理性能
PBS 聚酯是结晶性聚合物,熔点为 115℃。 北理工所制备的 PBS 各项理化性能如表 1 所示,其综 合力学性能达到了普通聚丙烯的水平,与日本昭和高分子公司同类产品 Bionolle 性能相当。
项目
密度 (g/ml)
熔点 (℃)
表 1: PBS 聚酯的物理性能
玻璃化 转变温 度(℃)
降低原料成本, 从而进一步降低 PBS 成本。
生态 和经济双重效应。 3.聚ε-己内酯(PCL)
聚ε-己内酯(PCL)是由ε-己内酯经开环聚合得到的低熔点聚合物,其熔点仅 62℃ 。 PCL 的降解性研究从 1976 年就已开始,在厌氧和需氧的环境中,PCL 都可以被微生物完全 分 解。与 PLA 相比,PCL 具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单、成本 较 低。PCL 的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。同时,PCL 和 多 种聚合物具有很好的相容性,如 PE、PP、PVA、ABS、橡胶、纤维素及淀粉等,通过共混 , 以及共聚可得到性能优良的材料。尤其是其与淀粉的共混或共聚,既可保持其生物降解性, 又可降低成本,因而深受注目。PCL 与淀粉共混可得到耐水性好的降解塑料,其价格与纸张

精选聚酯工艺基础知识

2、聚酯单体对苯二甲酸乙二醇酯的生产方法 对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)的生产方法目前主要有三种, 即酯交换法、直接酯化法和环氧乙烷法,形成聚酯生产的三 大工艺线路。
(1)酯交换法(DMT法)
a、对苯二甲酸与甲醇反应生成对羧基苯甲酸甲酯(MMP):
HOOC
COOH+CH3OH CH3OOC
COOH+H2O
(2)各级反应条件(压力、温度、停留时间)适中, 各缩聚反应级间聚合度分配合理,使产品质量较高;
(3)利用搅拌功率以及终聚在线毛细管黏度计来调节 终聚的真空度,使产品黏度控制稳定;
(4)缩聚反应器中有两釜采用卧式反应器,内部为多 槽溢流串联结构,液面稳定,减少了劣化物的生成; 同时,改善了物料的活塞流情况,有利于产品的相对 分子质量分布。
酯交换法的优点:
1、反应产生的副产物DEG含量较少; 2、DMT能与EG完全混合,反应速度快; 3、原料可以使用粗PTA进行生产。 酯交换发的缺点:
1、需要把甲醇进行回收; 2、流程复杂,投资大。
由于酯交换法的生产复杂,需要甲醇的回收装置,而且投资 大,现在新建的装置基本上已经很少用酯交换的工艺路线, 而以前的装置也慢慢的淘汰了。
6、二甘醇
二甘醇(DEG)端羟基间反应的产物,该副反应主要 发生在游离EG量大的场合,聚合物中的DEG含量 高,会使熔点降低;由于醚键的存在,耐紫外线性 能、耐热性下降。聚合物的DEG还将影响织物的染 色性,产品的DEG含量不必过低,而应保证在指标 范围内稳定,所以要求它的含量要均匀。
终聚
熔体输送(1)
熔体输送(2)
熔体输送(3)
六、PET的质量指标及各指标的影响因素
为了使生产的PET满足后加工的要求,其质量必须满 足一定的条件。常用来衡量PET质量的指标有黏度、 熔点、端羧基、色相、凝集粒子、水含量、异状切 片、灰分、铁含量、二甘醇含量等。
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聚酯合成的副反应在聚酯合成的过程中,除了生成PET的主反应外,往往会同时伴随着一些副反应。

例如,两分子EG缩合会生成二甘醇(DEG),由于DEG两端带有羟基,与羧基仍可发生酯化反应,使PET大分子中产生醚键;因低聚物本身分子结构的影响,有发生环化作用的可能,从而使PET产物中夹带有少量的环状聚合物;在高温下或少量氧气存在的情况下,PET大分子还会发生热降解或热氧化降解反应;另外,不同分子量的PET大分子之间还会发生链交换反应等等。

所有这些副反应的发生,或多或少给PET产物的质量如熔点、色相、端羧基以及特性粘度等造成一定的影响。

因此,讨论分析聚酯合成的副反应对聚酯生产具有十分重要的意义。

下面我们就聚酯生产过程中常见的副反应产生原因、副反应对产品质量的影响以及生产中如何避免这些副反应发生等进行分析和说明。

一、PET生成过程中醚键的生成所谓PET大分子中的醚键,在工业生产中统称为二甘醇,缩写为DEG,它是PET大分子中[—CH2CH2—O—CH2CH2—]结构基团的总称。

由于醚键的存在,影响了聚合物的分子构型,使聚酯大分子之间的作用力降低,从而造成PET的熔点下降,同时还会导致聚酯的耐热、耐光、耐氧化等性能变坏。

随着PET中DEG含量的增加,会使聚酯的后道加工性能变坏。

(一)醚键的生成机理在聚酯生产过程中,随着主反应的进行,醚键生成的反应也随之发生。

但是,在实际生产中的各个阶段,醚键生成的机理和数量都是不一样的,下面分酯化、预缩聚和终缩聚这三个阶段来进行讨论说明。

1、酯化阶段DEG的生成在酯化阶段中,由于PTA在EG中的溶解度很小,而且投料时浆料中的摩尔配比总是EG大于PTA。

所以酯化釜中有大量的EG存在,EG在200℃以上的高温下,有酸(H+)如PTA等存在时,则容易催化羟基脱水缩合生成醚。

具体反应如下;2HO—CH2CH2—OH HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH + H2OOC 2OCCH 2CH 2—OHO CH 2CH 2—O O CH 2CH 2—OOCH 2OCH2CH2—OH OCO CH2CH2—OHO OCOHOCCH2CH2—O CH 2CH2—OH OCO OCCH 2CH 2—OH O CH 2CH 2—OHHO OCOH CH 2CH 2—O HO CH 2CH 2—OH2、预缩聚阶段DEG 的生成在酯化过程中,往往同时发生缩聚反应,当酯化反应越接近终点时所需的酯化反应温也要求越高,醚化反应也越显著。

在预缩聚阶段,除发生酯化阶段的那些醚化反应外,还有低聚物或BHET 末端羟基热分解生成端羧基和不稳定的中间体产物,该中间体进一步与羟乙酯基或乙二醇反应形成醚键。

反应如下:OCCH2CH2—OHOCH2CH2—OH HOOCOH 热降解CH2CH2OCH2CH2OCH2CH 2—O HOOCCH 2CH 2—CH2CH2—O HO OOCCH2CH2O OHCH 2CH 2—CH2CH2—O HO OOHCH 2CH 2—CH2CH 2—O HOOCHOCH 2CH 2—CH2CH 2—O HO OCH2O3、最终缩聚阶段DEG 的生成在最终缩聚阶段,高聚物在285℃左右的温度下,当系统真空度较差或物料在釜内停留时间长时,容易发生热(氧化)降解反应,结果生成醚键。

OCOHCH2CH2—OCO O OC—CH 2CH—— OOCOCO CH CH 2———OOCCH2CH2—HOCH 2CH 2—OCOOOOCCH2CH2—这类反应随温度升高而增加。

在正常的生产中,醚键主要是在物料中羟乙酯基浓度高的酯化阶段末期和缩聚反应初期生成,所以最终缩聚阶段DEG 的生成反应就不那么重要。

有分析证明在酯化阶段DEG 的生成量占成品中DEG 含量的75%左右,预缩聚阶段DEG 生成量占成品中DEG 含量的10%左右。

(二)影响醚键生成的因素影响DEG 生成的因素很多,一般与EG 和PTA 配比、反应温度、反应压力和停留时间等因素有关。

1、EG 和PTA 配比对DEG 生成的影响在酯化反应中,EG 与PTA 的配料摩尔比对产品中DEG 的生成影响很大。

一般来说,EG 的配比越高,醚化反应越严重。

由上述酯化阶段和预缩阶段醚键反应式可知,当反应系统中EG 含量高或羟乙酯基浓度高时,醚化反应会加快。

2、反应温度对DEG 生成的影响由前面所知,DEG 生成主要在酯化阶段,我们以酯化温度为例来对DEG 影响加以说明。

温度对化学反应起着重要作用,从反应动力学角度看,随着温度的升高,酯化反应速度加快,副反应速度也在增加,当温度超过一定限度后会发生醚化等副反应;这从酯化反应和醚化反应的活化能可以看出,酯化反应活化能为82.1KJ/mol ,而醚化反应的活化能为177.8KJ/mol 。

当温度升高时,由于酯化反应的活化能小,首先会发生酯化反应,当温度再升高时,虽然醚化反应已开始,但酯化反应占绝对优势,但随着温度继续升高时,因为活化能大的醚化反应对温度效应更强,醚化反应速度大大加快,这时酯化反应反而会占劣势。

所以反应温度越高,生成DEG的副反应会越多越快。

3、反应压力对DEG生成的影响反应系统中压力越高,EG挥发越难,EG在系统中浓度会越高,醚化反应会增多,生成DEG量会增大。

因此在满足其他工艺要求下,应尽可能地降低压力,来减少DEG的生成。

4、停留时间对DEG生成的影响众所周知,停留时间是指物料在反应系统中滞留参与反应的时间,停留时间越长,各类反应程度越高,生成DEG的副反应也不例外。

特别是在高温下,生成DEG的量会随着停留时间的延长而增加越明显。

(三)醚键的存在对PET性能的影响1、醚键含量增加会导致PET熔点下降PET大分子中醚键含量增加,导致聚合物熔点下降,这可以从结晶热力学方面可以看出。

高聚物的结晶是靠分子链间的作用力使其排列规整来实现的,高分子链间作用力越大其熔点会越高。

PET是支化度极小的线性大分子,由于单体具有高度的分子对称性,因此其大分子具有规整的结构,同时,又有酯基取向力的作用,所以PET有较高的熔点。

从热力学看,结晶高聚物的熔点和温度存有如下关系:T m=ΔH/ΔS 式中T m为熔点温度,ΔH为熔融热,ΔS为熔融熵。

在PET链中引入醚键后,一方面使大分子的规整性受到破坏,使柔性增在,熔融熵ΔS也增大;另一方面由于影响了酯基的相互作用而使分子间作用力减少,所以熔融热ΔH也减少。

因此,导致聚合物熔点下降。

2、醚键含量增加会使PET热氧化稳定性下降聚酯的热氧化稳定性是聚酯后道加工性能的一项重要批标。

有人经研究发现,当聚酯中DEG含量超过去1.2%(质量)时,聚酯热氧化稳定性出现明显降低。

所以在生产中,我们最好将聚酯中DEG含量控制在1.2%以下。

PET中醚键含量增加后其耐热氧化稳定性下降的原因主要是醚键本身很容易氧化以及PET大分子链中醚键含量增加,大分子链结构规整性受到破坏。

3、醚键含量增加会使PET热分解速度加快PET中的醚键是个弱键,受热时容易发生裂解,产生羧基、乙烯酯基和乙醛等:CH 2CH 2—OCOOOOCCH2CH2—OCOH—CH 2CH —— OOCCH 3CHO热裂解其中乙烯酯基不但会加深聚合物的色泽,而且还能引起交联反应生成凝胶物。

热分解速度随着DEG 含量的增加而加快,而且温度越高,热分解速度越快。

并且在热分解过程中,会产生端羧基。

所以聚酯产品中DEG 含量高,容易受热降解而导致产物端羧基含量升高。

在实验中,以聚酯样品热氧化分解放出气体的速度,样品色泽的加深程度,端羧基升高多少作为衡量热分解速度的标准。

试验结果表明,DEG 链节的热分解速度是正常聚酯链节分解速度的2.7倍。

由此可见,聚酯中DEG 含量高,PET 热稳定性差。

热分解的结果会造成聚酯的分子量下降,分子量分而宽,端羧基含量增加,从而造成聚酯后加工性能变差。

(四)生产中如何减少DEG 生成从以上分析可以看出,适当降低EG/PTA 的摩尔比、降低酯化反应温度、降低酯化反应压力以及缩短物料在酯化釜内的停留时间等均可以减少DEG 的生成,但是在生产中各工艺参数对聚酯产品中各项质量指标不尽相同,需进行综合分析和优化才能摸索出一套最佳的工艺参数。

二、PET 的热降解和热氧化降解热降解是指大分子单纯受热的作用而产生的降解;而热氧化降解则是指大分子不仅承受热的作用,同时还承受氧的作用而产生的降解。

在实际生产中,热降解和热氧化降解往往是同时产生的。

但是热降解和热氧化降解的机理是完全不同的,前者属于分子异裂,而后者则是分子均裂成自由基。

热降解和热氧化降解导致PET 分子量下降,端羧基含量增加,色泽发黄,同时还产生气态和非气态的分解产物,从而造成失重。

另外,降解的结果会生成凝胶,影响聚酯后道加工性能。

因此,研究热降解和热氧化降解过程,并寻找有效的抑制途径,是十分重要的。

下面我们就热降解和热氧化降解的反应机理,影响因素,对产品质量的影响以及生产中如何预防等方面进行分析和讨论。

(一)PET 的热降解1、热降解机理PET 热降解机理是分子异裂。

所谓分子异裂是指分子中键断裂时,键两端的某原子带走二个电子。

根据异裂时们置的不同,热降解又可分链端热降解和链间热降解。

(1)链间热降解链间热降解是在大分子链中间位置上发生降解,生成一分子端羧基链和一分子乙烯基酯链的过程。

OCOHCH2CH 2—OCO O OC—CH 2CH—— OOC由于酯基上羰基氧对β位碳原子上的氢有氢键作用,容易形成较稳定的六元环结构,最后导致β位碳原子上的氢断裂。

氢原子与原羰基氧结合成C O H ,而β碳原子一方带走二个电子与α碳原子生成乙烯基,α碳原子的相邻酯基氧则带走二个电子与原羰基碳生成新的羰基,从而完成降解反应。

COδαH βCO C H O CH2OδCO H OCO C HOCH 2COC OCH 2=CH —O —OH(2)链端热降解PET 链端热降解发生在大分子链的端羟乙酯基上。

它与链间热降解有所不同,尽管羟乙酯基中仍有着与酯基相邻的β位碳原子上的氢,但同时也存在着更活泼的羟基氢原子。

因此,首先断裂的应该是羟基氢原子。

CH 22CH CO O OHCO O HCH 3CHOC O δHOδCH 2CH2OCO H OCH 2CH 2OC OO H [CH 2CH 2O]*其降解过程表示如下[CH 2CH 2O]*为不稳定的中间体,立即发生分子内的重排反应生成乙醛。

CH 2C O []*]*[HHCH 2HC O HCH 3C O H2、影响热降解的因素 (1)温度的影响温度升高有利于热降解的进行。

如在BHET 缩聚过程中,反应温度越高,羧基浓度增加也越快,并且随着反应时间的延长,羧基含量也是增加的。

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