PET聚合機理和合成方法

2021-05-05 12:53:19 字數 3767 閱讀 2439

1樓:

由對苯二甲酸(pta)和乙二醇(eg)經過縮聚產生聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet),其中的部分pet再通過水下切粒而最終生成。

合成方法

1、酯交換縮聚法

2023年以前工業上全用此法生產pet,仍為世界各國大量應用。該法主要包括兩步:首先是對苯二甲酸二甲酯(dmt)與乙二醇或1,4-丁二醇在催化劑存在下進行酯交換反應。

生成對苯二甲酸雙羥乙酯(bhet)或雙羥丁酯,常用的催化劑為鋅、鈷、錳的醋酸鹽,或它們與三氧化二銻的混合物,其用量為dmt質量的0.01%~0.05%。

反應過程中不斷排出副產物甲醇。

第二步為生成的bhet或雙羥丁酯,在前縮聚釜及後縮聚釜中進行縮聚反應,前縮聚釜中的反應溫度為270℃,後縮聚釜中反應溫度為270~280℃,加入少量穩定劑以提高熔體的熱穩定性。

縮聚反應在高真空(餘壓不大於266pa)及強烈攪拌下進行,才能獲得高分子量的聚酯。纖維用的pet分子量應不低於20000,薄膜用的pet分子量約為25000,一般塑料用的pet分子量約為20000~30000。

2、直接酯化縮聚法

該法用高純度對苯二甲酸(pta)與乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成對苯二甲酸雙羥乙酯或丁酯,然後進行縮聚反應。該法的關鍵是解決pta與乙二醇或1,4-丁二醇的均勻混合,提高反應速度和制止醚化反應。

與酯交換縮聚法相比,該法可省掉dmt的製造、精製和甲醇**等步驟,更易製得分子量大、熱穩定性好的聚合物,可用於生產輪胎簾子線等較高質量的製品。但該法對原料pta的純度要求較高,pta提純精製費用大。

3、環氧乙烷法

該法直接用環氧乙烷與 pta反應生成對苯二甲酸雙羥乙酯,再進行縮聚反應。其優點是可省掉環氧乙烷合成乙二醇的生產工序,裝置利用率高,輔助裝置少,產品也易於精製。缺點是環氧乙烷與 pta的加成反應需在2~3mpa壓力下進行,對裝置要求苛刻,因而影響該法的廣泛使用。

擴充套件資料

pet主要用於纖維,少量用於薄膜和工程塑料。pet纖維主要用於紡織工業。pet薄膜主要用於電氣絕緣材料,如電容器、電纜絕緣、印刷電路佈線基材,電極槽絕緣等。

pet薄膜的另一個應用領域是片基和基帶,如電影膠片、x光片、錄音磁帶、電子計算機磁帶等。

pet薄膜也應用真空渡鋁製成金屬化薄膜,如金銀線、微型電容器薄膜等。pet的另一個用途就是吹塑製品,用於包裝的聚酯拉審瓶。玻璃纖維增強pet適用於電子電氣和汽車行業,用於各種線圈骨架、變壓器、電視機、錄音機零部件和外殼、汽車燈座、燈罩、白熱燈座、繼電器、晒整流器等。

2樓:

pet和ptt的合成製備均可以通過酯交換-縮聚法 (dmt 法) 和直接酯化-縮聚法 ( pta法) 兩種方法合成。反應分兩步進行:第一步為酯交換或酯化反應,第二步為縮聚反應。

而這兩種方法的差別僅在於合成對苯二甲酸乙二醇酯(bhet)或對苯二甲酸丙二醇酯(bhpt)的方法不同,而後的縮聚過程是相同的。

dmt法ptt的聚合如下:將dmt和pdo以1:2~1:

2.5的摩爾比加入反應器中,在一定濃度的鈦、鈷、鋅催化劑作用下進行酯交換,生成對苯二甲酸丙二酯(bhpt),反應初始溫度為140℃,當dmt完全溶解後開始攪拌,將溫度升高至220℃至酯交換結束;在催化劑和穩定劑作用下進行縮聚反應,反應溫度為270℃,真空度小於10pa,脫除過量的pdo並生成ptt和相應的副產物,然後通過精餾方法除去副產物。而pet的聚合基本和其類似,只是將聚合原料pdo換成eg,工藝上做少量調整而已。

pta法 ptt的聚合如下:pta 和pdo 以小於1:1.

5的比例加入反應器中,在一定溫度 (260~270℃) 和反應時間 (100~140min) 下進行酯化反應,酯化反應結束後在30~45min內降壓,在鈦及銻催化劑作用下進行縮聚反應,溫度從270℃降至260℃,反應時間一般需要160~210min,最後生成ptt和副產物,副產物通過精餾方法除去。而pet的直接酯化聚合中,採用pta和eg作為原料。

在此反應過程中,都會發生化學副反應,主要是ptt或pet熔體在高溫下進行的大分子鏈熱裂解反應,生成齊聚物和揮發性小分子有機物兩類副產物。一般情況下,ptt中齊聚物的含量為1.6%~3.

2%,高於pet的1.7%,這些齊聚物會影響紡絲和染色加工。ptt聚合過程中產生的揮發性小分子有機物包括 0.

2 %~0.3%的丙醛和烯丙醇,pet聚合過程中產生的揮發性小分子有機物為二甘醇和乙醛。

上述兩種方法,無論是對於pet還是ptt的聚合而言,dmt法均存在生產流程長、裝置多、投資大,且在生產過程中有有毒物質甲醇參與,汙染較多等缺點。對於pet而言,dmt法歷史悠久,技術成熟,產品***且穩定,目前還被廣泛採用。對於新型的ptt而言,dmt法雖然在實驗室條件下容易控制且操作方便,工業化生產中一般不採用。

與dmt法相比,pta法生產過程無需**甲醇,可簡化**過程與裝置,生產效率提高,並能減少環境汙染,生產工藝合理。另外,隨著pta生產技術的進步,高純度pta已能夠滿足生產需求,**也顯著下降,導致dmt的產量不斷下降,這使得以往採用的dmt法因甲醇的生成而不再被廣泛採用,pta法將逐漸成為生產聚酯的主流。

由於可採用基本相同的裝置和工藝進行生產,pet和ptt聚合的成本分析主要從兩個方面來考慮。一是原料成本。主要是eg和pdo成本的對比。

目前而言,pdo**遠遠高於eg。但有人計算pdo成本可降至每噸900美元。這將使得ptt的最終成本只有pet的120%。

二是生產技術的規模化水平。pet的規模化生產技術非常成熟,單系列生產能力已達日產900噸。綜合而言,ptt的聚合成本由於工藝研究上尚嫌不足,加上pdo與eg存在的差價,其生產成本必然比pet要高。

但以ptt目前的價位而論,明視訊記憶體在著相當的下降空間。隨著市場規模的擴大和新工藝的工業化應用,pdo以及ptt**必將下降。這也正是ptt的優勢及發展前景所在

(3) 高分子的聚合反應按機理可分為哪兩大類? 每一類又各有哪四種具體的反應方法(兩類共8種)?

3樓:匿名使用者

總體分類從大的方面來說,分為加聚反應(聚合反應)和縮聚反應(縮合反應)。不同角度分類 ①2023年,w.h.

卡羅瑟斯按照反應過程中是否析出低分子物,把聚合反應分為縮聚反應和加聚反應。縮聚反應通常是指多官能團單體之間發生多次縮合,同時放出水、醇、氨或***等低分子副產物的反應,所得聚合物稱縮聚物。加聚反應是指 α-烯烴、共軛雙烯和乙烯類單體等通過相互加成形成聚合物的反應,所得聚合物稱加聚物,該反應過程中並不放出低分子副產物,因而加聚物的化學組成和起始的單體相同。

②2023年p.j.弗洛裡按反應機理,把聚合反應分成逐步聚合和鏈式聚合兩大類。

逐步聚合反應每一步的速率常數和活化能大致相同。反應初期,大部分單體很快消失,聚合成二至四聚體等中間產物;低聚物繼續反應,使產物的分子量增大。因此,可認為單體轉化率基本上不依賴於聚合時間的延長,但產物的分子量隨聚合時間的延長逐漸增大。

例如:帶官能團化合物之間的縮聚反應如乙二醇和對苯二甲酸形成聚對苯二甲酸乙二酯(見聚酯)、由己二酸和己二胺合成聚己二醯胺己二胺(見聚醯胺)的反應等;還有二異氰酸酯與二醇形成聚氨酯的聚加成反應;2,6-二甲苯酚氧化偶合形成聚二甲基苯醚的氧化偶合聚合等。鏈式聚合反應一般包括引發、增長和終止等反應步驟。

各步反應的速率常數和活化能差別很大,延長聚合時間可提高轉化率,而分子量不再變化。α-烯烴、共軛雙烯和乙烯類單體的自由基聚合和正、負離子或配位聚合均屬鏈式聚合反應,環醚和內醯胺在選定條件下的離子型開環聚合,正常子聚合中某些單體的異構化聚合,以及苯乙烯或丁二烯在烷基鋰存在下的負離子活性聚合,這些反應儘管各有特點,但一般也屬鏈式聚合。按照引發方式的不同,鏈式聚合還可分為引發劑(或催化劑)引發聚合、熱引發聚合、光引發聚合、輻射聚合。

此外,尚有生化聚合、電化學引發聚合和力化學聚合等。 ③按照單體和聚合物的結構,又可有定向聚合(或稱立構有規聚合)、異構化聚合、開環聚合和環化聚合等類聚合反應。

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