聚酯生產(chǎn)的原料及輔助料介紹

聚酯生產(chǎn)的原料及輔助料介紹第一節(jié)對苯二甲酸苯二甲酸共有三個異構體，即間苯二甲酸、鄰苯二甲酸和對苯二甲酸（TA）。但是，只有TA與EG酯化縮聚所得的PET才有實用價值：當TA的雜質(zhì)含量很低時，就成為精對苯二甲酸，縮寫為PET。一、物理性質(zhì)PTA在EG中的溶解度可按下式計算：S＝7.81×10-5（t-71.1）S為PET在EG中的溶解度。PTAmol/EGmol，t為溫度℃。用gPTA/100gEG的單位表示溶解度時，A=0.0209（t-71.1）PTA在水中呈酸性，可以電離：一級Ka=3.1×10-4二級Ka=1.5×10-5PTA在空氣最低爆炸濃度為0.05g/l，極限氧濃度（電火花點火）為15%。PTA靜止角為40°，所以PTA料倉錐體部分必須小于40°，才能保證PTA自動流向倉底。二、化學性質(zhì)PTA可進行中和反應：利用這一性質(zhì)，可以測定PTA的酸值。PTA的酸值基本可反映它的純度。PTA的理論酸值為675.5mgKOH/gPTA，工業(yè)用PTA要求酸值在670~674mgKOH/gPTA。另外，PTA還可以起酯化反應，如與乙二醇、丁二醇等反應，合成聚酯產(chǎn)品。三、PTA質(zhì)量指標對聚酯生產(chǎn)的影響對羧基苯甲酸（4—CBA）含量PTA中4—CBA含量增加，將使聚酯產(chǎn)品的ｂ值增高。如4—CBA每增100ppm，ｂ值提高0.25。其主要原因是4—CBA在聚酯生產(chǎn)過程中形成吸色的共軛雙鍵（黃色）。另外，4—CBA含量增加，會使產(chǎn)品特性粘度下降，如4—CBA含量每增加100ppm，［η］下降0.012，這主要是由于4—CBA上的醛基阻礙了鏈增長反應（封端）。粒度PTA粒度小，由于比表面積大，可加快酯化反應初期的反應速度。但小粒徑的PTA在風送時阻力較大，配制成漿料時粘度也較高。對實際生產(chǎn)來說，最主要的是平均粒徑保持恒定，而不在于粒徑的大或小。金屬含量PTA中的金屬含量一般指鉬、鉻、鐵、鈦、鎂、鈷等，這些金屬在PTA中含量過高時，將影響PET的色相，而且許多金屬離子是PET降解反應的催化劑?？偨饘俸恳螅?0ppm。水分含量PTA中的水份是引起PTA結(jié)塊和輸送時料倉“架橋”的一個重要原因。也是引起輸送系統(tǒng)過濾器堵塞和安全閥起跳的一個直接原因。一般要求控制在0.5％（mt）以下。此外，還有色相，甲基苯甲酸含量及酸值等的要求。第二節(jié)乙二醇一、乙二醇的性質(zhì)物理性質(zhì)EG為無色透明的粘稠液體，稍有甜味，無氣味，穩(wěn)定性較低，吸水性較大。化學性質(zhì)酯化反應——生成聚酯中間體脫水反應——生成醚鍵（DEG）二、參考質(zhì)量對聚酯生產(chǎn)的影響密度、含水量和蒸餾范圍EG的密度（20℃）一般為1.1128~1.1138，它實際上是EG純度的反映。密度過低表示含水量高，密度過高則表示二甘醇，三甘醇含量過多。同樣，含水量和蒸餾范圍也是反映EG純度的指標。EG蒸出物應在196~199℃的范圍內(nèi)。DEG、TEG含量原料EG中含有DEG、TEG后會使產(chǎn)物PET中醚鍵含量大大增加。其它如鐵含量和色相也同PTA所控制的指標一樣，都會不同程度影響PET產(chǎn)品的質(zhì)量。第三節(jié)二氧化鈦二氧化鈦亦稱鈦白粉，白色粉末，無毒、化學性質(zhì)穩(wěn)定，聚酯生產(chǎn)中用作消光劑。加入量為0.1~0.3%（mt）時為半消光PET，如加入量為0.5~2%時為全消光。表示TiO2性能或質(zhì)量的指標中，最重要的是TiO2的粒度分布和TiO2在溶劑中的分散性。用作消光劑最適宜的粒度在0.15~0.35um左右。因為平均粒徑在0.2um時遮蓋率最強。TiO2粒子通常有三種狀態(tài)，即單個粒子，集團粒子和完整的粗大粒子。其中集團粒子可以經(jīng)過攪拌的手段使其分散，而完整的粗大粒子只有經(jīng)過球磨等方法使其粉碎。TiO2在溶劑中分散性良好，表明其單體粒子間沒有凝集成集團粒子。在聚酯生產(chǎn)過程中，EG和PTA反應稱為齊聚物和聚合物，并將TiO2粒子吸附在大分子的表面上，有利于TiO2的分散。第四節(jié)催化劑在直接酯化法的PET生產(chǎn)中，酯化過程一般不需要催化劑，而縮聚過程必需催化劑。選擇催化劑時，應符合下列要求：能促進主反應，力求減少副反應。易在原料或產(chǎn)物中溶解，便于均勻分布。所得產(chǎn)品在粘度、熔點、色相、熱穩(wěn)定性等方面，不得因使用催化劑而降低質(zhì)量指標。價廉、容易取得。一、縮聚催化劑縮聚催化劑有銻、鈦、錫、鍺等四個體系。其中銻系催化劑在聚酯生產(chǎn)中用得較普遍。常用的有三氧化二銻（Sb2O3）和三醋酸銻[Sb(AC)3]，兩者的差異在于：Sb(AC)3易溶于EG中，在20℃時溶解度為47g/l，在60℃時，可達150g/l，所以配制時不需要加熱。要求配制濃度為0.035~0.043%（對PTA漿料）時，一般在1~2小時內(nèi)即可完成，而Sb2O3在EG中的溶解度較低，50℃時僅30g/l（該溫度下Sb(AC)3的溶解度為122g/l）。所以Sb2O3的配制時間不長，配制溫度高達140℃。與Sb2O3相比較，Sb(AC)3對縮聚反應具有更強的催化能力。Sb(AC)3一般有Sb2O3制成，在制備過程中已除去所有不溶性雜質(zhì)，所以配成的EG溶液不需過濾。而Sb2O3－EG溶液，則需要設置過濾器加以過濾。Sb2O3和Sb(AC)3對人體有一定的毒性，長期接觸時對肝臟有明顯損害。而Sb(AC)3還有醋酸蒸汽逸出，還是一種腐蝕性的介質(zhì)。二、Sb(AC)3的形狀Sb(AC)3是白色和接近于白色的結(jié)晶固體粉末，具有強烈醋酸氣味。與水分接觸或在潮濕的空氣易分解為Sb2O3和醋酸：2Sb(AC)3+3H2O→Sb2O3+6HACSb(AC)3的密度為1987㎏/m3，易溶于EG。其粒度在5~15um范圍內(nèi)。三、三醋酸銻的雜質(zhì)Sb(AC)3中的雜質(zhì)有金屬離子和非金屬離子，金屬離子中除了銻外其它金屬離子都屬于雜質(zhì)離子，它們不但影響PET降解反應。另外，非金屬離子SO4-、Cl-等會在縮聚過程中分解成氣相物質(zhì)排出，雖不會遺留在產(chǎn)品中，但會腐蝕管道及設備。甲苯含量在Sb(AC)3的生產(chǎn)過程中，用甲苯作溶劑，而且少量的甲苯可以防止Sb(AC)3在貯運過程中的