Производство полиэтилентерефталата

Линейные термопластичные сложные полиэфиры получают поликонденсацией дикарбоновых кислот с двухатомными спиртами или их соответствующих производных.

Реакция равновесная, поэтому для получения ПЭФ с высокой ММ необходимо полное удаление низкомолекулярного продукта поликонденсации из сферы реакции. Это достигается применением тока инертного газа, перемешиванием, вакуумированием на второй стадии прцесса, регулированием температуры, проведением реакции в тонком слое.

ММ ПЭФ регулируют изменением соотношения исходных веществ разной функциональности, а также введением в реакцию определенного количества монокарбоновой кислоты или одноатомного спирта.

Полиэтилентерефталат можно получить тремя различными способами:

1) переэтерификацией диметилтерефталата(ДМТ) и этиленгликоля(ЭГ);

2) прямым взаимодействием терефталевой кислоты(ТФК) и этиленгликоля;

3) реакцией дихлорангидрида терефталевой кислоты и этиленгликоля.

В промышленности наибольшее применение нашел первый способ. ПЭТФ получают в две стадии по периодической или непрерывной схеме. Первая стадия получения ПЭТФ (переэтерефикация) заключается в замещении метильных групп ДМТ этиленгликолиевыми. Процесс поликонденсации начинается уже входе переэтерификации, особенно период отгонки избыточного ЭГ, но степень полимеризации не превышает 4. Высокомолекулярный ПЭТФ получают при 270-290°С и остаточном давлении 133-665 Па.

Технологиче­ский процесс производства ПЭТФ из диметилтерефталата и этиленгликоля состоит из следующих стадий: плдготовки сырья, переэтрефикация ДМТ ЭГ,поликонденсации дигликильтерефталата,охлождения и измельчения полимера (рис.20.1).

В реактор 1, нагретый до 140°С, загружают диметилтерефталат и раствор ацетата цинка в нагретом до 125°С этиленгликоле, взятые в определенных количествах, масс, ч.:

Диметилтерефталат 80

Этиленгликоль 100

Ацетат цинка 0,01

Переэтерификацию проводят в токе азота или углекислого газа при 200-230°С в течение 4-6 ч. Реактор снабжен насадочной колонной 2, которая служит для разде­ления паров этиленгликоля и метилового спирта. Метиловый спирт из холодильни­ка 3 собирается в приемник 4, а возгоняющийся диметилтерефталат смывается в ко­лонне этиленгликолем с насадки и возвращается обратно в реактор. После отгонки метилового спирта температуру в реакторе повышают до 260-280 °С и отгоняют из­быточный этиленгликоль.

Расплавленный дигликольтерефталат сливают через металлический сетчатый фильтр 5 в реактор 6. После его загрузки в течение 0,5-1 ч создают вакуум (остаточ­ное давление 267 Па). Поликондеисацию проводят при 280 °С в течение 3-5 ч до получения расплава заданной вязкости. Выделившийся этиленгликоль отгоняют, кон­денсируют в холодильнике 7 и собирают в приемник 8. Расплавленный ПЭТ сжатым азотом выдавливают из реактора через

Вода

Рис. 20.1. Схема производства полиэтилентерефталата: 1,6 — реакторы; 2 — насадочная колонна; 3,7 — холодильники; 4,8 — приемники; 5 — фильтр; 9 — охлаждаемый барабан; 10 — дробилка

щелевое отверстие в виде пленки на барабан 9, помещенный в ванну с водой. Охлажденная пленка рубится на станке 10 и в виде крошки поступает на подсушку и упаковку.

Молекулы ПЭТФ линейны с регулярным расположением функциональных групп, что предопределено высокой молекулярной симметрией ТФК и ЭГ. Конфигурация цепей почти плоская с двумя центрами симметрии на каждое элементарное звено. Поворот гликольного остатка вокруг связи -СН₂-СН₂- обусловливает существование гош- и транс- изомеров, отличающихся взаимным расположением атомов водорода. В кристаллическую фазу входят только звенья с транс-конформацией, а в аморфную- и гош- и транс-изомеры. Обязательным условием кристаллизации ПЭТФ является переход всех звеньев в транс-конформацию.

В настоящее время более перспективным считают одностадийный способ синтеза ПЭТ из этиленгликоля и терефталевой кислоты по непрерывной схеме. Причины тому следующие: из процесса исключается метанол, уменьшается удельный расход этиленгликоля и те­рефталевой кислоты.

Дата добавления: 2014-01-04