Polibutilēna tereftalāts (PBT) ir augstas veiktspējas{0}}termoplastisks poliesteris, ko plaši izmanto tādās nozarēs kā elektronika, elektroierīces, automobiļu ražošana un mašīnas. Polibutilēntereftalāta ražošanas process ir sīkāk aprakstīts turpmāk.
Izejvielu sagatavošana
Galvenās izejvielas polibutilēntereftalāta ražošanai ir tereftalskābe (PTA) un 1,4-butāndiols (BDO). PTA ir balta kristāliska cieta viela vai pulveris, kam nepieciešama augsta tīrības pakāpe, kas parasti pārsniedz 99%. BDO ir bezkrāsains, viskozs šķidrums; ir jānodrošina arī tā kvalitāte un tīrība, lai atvieglotu turpmāko reakciju. Pirms ražošanas sākšanas izejvielām tiek veikta stingra kvalitātes pārbaude un pirmapstrāde, lai noņemtu piemaisījumus un mitrumu.
Tiešās esterifikācijas ražošanas process
1. Esterifikācijas reakcija
PTA un BDO tiek uzlādēti esterifikācijas reaktorā ar noteiktu molāro attiecību (parasti diapazonā no 1:1,1 līdz 1:1,5). Reaktorā PTA un BDO tiek esterificēti katalizatora klātbūtnē, lai iegūtu bis(4-hidroksibutil)tereftalātu (BHBT) un ūdeni. Parastie katalizatori ir uz titāna{8}} un antimona{9}} bāzes; titāna bāzes katalizatori ir iecienīti to augstās aktivitātes un ātrā reakcijas ātruma dēļ. Reakcijas temperatūra parasti tiek uzturēta no 220 grādiem līdz 250 grādiem, un spiediens tiek uzturēts atmosfēras vai nedaudz pozitīvā līmenī. Visā reakcijas laikā iegūtais ūdens tiek nepārtraukti destilēts, lai virzītu reakciju uz priekšu.
2. Polikondensācijas reakcija
Esterifikācijas posmā iegūtais BHBT tiek pārnests uz polikondensācijas reaktoru. Augstas temperatūras (240–260 grādi) un augsta vakuuma (zem 100 Pa) apstākļos BHBT tiek pakļauts polikondensācijai, veidojot polibutilēntereftalātu un 1,4-butāndiolu. Reakcijai turpinoties, polimēra molekulmasa pakāpeniski palielinās. Parasti pievieno nelielu daudzumu stabilizatoru un antioksidantu, lai uzlabotu reakcijas ātrumu un polimēra kvalitāti. Polikondensācijas reakcijai ir nepieciešams salīdzinoši ilgs ilgums, parasti no 2 līdz 4 stundām.
3. Pēc-apstrāde
Pēc polikondensācijas reakcijas pabeigšanas polimēra kausējums tiek izspiests no reaktora un tiek pakļauts pēc-apstrādes{1}} posmiem, piemēram, dzesēšanai un granulēšanai-, lai iegūtu polibutilēna tereftalāta (PBT) granulas. Dzesēšanu parasti panāk ar ūdeni vai gaisu, lai ātri sacietētu polimēra kausējumu. Granulētājs sagriež atdzesētās polimēru šķipsnas viendabīgās granulās, atvieglojot uzglabāšanu un transportēšanu.
Pāresterifikācijas ražošanas process
1. Pāresterifikācijas reakcija
Pāresterifikācijas procesā kā izejvielas tiek izmantots dimetiltereftalāts (DMT) un 1,4-butāndiols. DMT un 1,4-butāndiols tiek ievadīts pāresterifikācijas reaktorā noteiktās proporcijās, kur reakcija notiek katalizatora (piemēram, acetāta) klātbūtnē. Reakcijas temperatūra parasti tiek uzturēta no 180 grādiem līdz 220 grādiem; metanols rodas kā blakusprodukts. Nepārtraukta metanola destilācija izraisa reakciju uz bis(4-hidroksibutil)tereftalāta veidošanos.
2. Polikondensācija un pēc{1}}apstrāde
Turpmākie bis(4-hidroksibutil)tereftalāta polikondensācijas un pēcapstrādes posmi, kas iegūti pāresterifikācijas ceļā, būtībā ir tādi paši kā tiešās esterifikācijas procesā. Polikondensācija tiek veikta augstas -temperatūras un augsta vakuuma apstākļos, kam seko dzesēšana un granulēšana, lai iegūtu galaproduktu.
Divu ražošanas procesu salīdzinājums
Tiešā esterifikācijas process piedāvā salīdzinoši zemas izejvielu izmaksas (izmantojot tereftalskābi), mazāk reakcijas posmu un augstu ražošanas efektivitāti. Tomēr tas prasa augstu izejvielu tīrību un ietver stingrus reakcijas apstākļus. Pāresterifikācijas procesa priekšrocības ir salīdzinoši viegli reakcijas apstākļi un zemākas izejvielu tīrības prasības. Un otrādi, tas paļaujas uz dārgāku DMT un rada metanolu kā blakusproduktu, kas prasa atveseļošanos un ārstēšanu.