聚酯聚酰胺詳解

第節(jié)聚酯聚酰胺詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)優(yōu)選第節(jié)聚酯聚酰胺當(dāng)前第2頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)聚酯是制造聚酯纖維、涂料、薄膜及工程塑料的原料，是由飽和的二元酸與二元醇通過縮聚反應(yīng)制得的一類線性高分子縮聚物。這類縮聚物的品種隨使用原料或中間體而異，故品種繁多數(shù)不勝數(shù)。但所有品種均有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是其大分子的各個(gè)鏈節(jié)間都是以酯基“－COO－”相聯(lián)，所以把這類縮聚物通稱為聚酯。以聚酯為基礎(chǔ)制得的纖維稱為滌綸，是三大合成纖維（滌綸、錦綸、腈綸）之一，是最主要的合成纖維。當(dāng)前第3頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)天然纖維棉花、羊毛、蠶絲、麻等……

纖維的分類化學(xué)纖維人造纖維合成纖維按來源分類當(dāng)前第4頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)纖維的分類人造纖維

以天然高聚物為原料，經(jīng)過化學(xué)處理與機(jī)械加工而制得的纖維。合成纖維由合成的高分子化合物加工制成的纖維。根據(jù)大分子主鏈的化學(xué)組成，又分為雜鏈纖維和碳鏈纖維兩類。當(dāng)前第5頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)三大合成纖維1.滌綸（聚酯為基礎(chǔ)，產(chǎn)量第一位）（1）抗皺性、保形性、耐熱性、電絕緣，織物易洗、快干、免熨。（2）不需混紡，不起球。（3）染色比錦綸差。2.錦綸（聚酰胺，第二位）

易染色

3.腈綸（聚丙烯腈）

性質(zhì)類似羊毛（合成羊毛），用途廣，來源豐富，發(fā)展快。當(dāng)前第6頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)成纖高聚物的特征

具有較高的拉伸強(qiáng)度和適宜的延伸度。線型高分子當(dāng)前第7頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)聚酯飽和的二元酸與二元醇通過縮聚反應(yīng)制得的一類線性高分子縮聚物。滌綸以聚酯為基礎(chǔ)制得的纖維。常見對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（簡稱PET）當(dāng)前第8頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)主要原料TPADMT環(huán)氧乙烷乙二醇對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二甲酸二甲酯（一）、主要原料當(dāng)前第9頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線酯交換聚酯路線對(duì)苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路線環(huán)氧乙烷酯化聚酯路線當(dāng)前第10頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯纖維的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線（1）酯交換聚酯路線（酯交換聚酯法）是最早（1953年）實(shí)現(xiàn)工業(yè)的聚酯路線。工藝技術(shù)成熟，所以至今在工業(yè)生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)?shù)牡匚?。?dāng)前第11頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（1）酯交換路線（酯交換法）將對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇按1∶2.5（摩爾比）比例混合，在醋酸鋅、醋酸錳和醋酸鈷催化劑的作用下，發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯。對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1、聚酯合成的工藝路線當(dāng)前第12頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線（2）對(duì)苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路線（直接酯化聚酯法）消耗定額低，無甲醇回收，生產(chǎn)控制穩(wěn)定，流程短，投資低等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展迅速。目前國內(nèi)用的比較多。當(dāng)前第13頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（2）對(duì)苯二甲酸用乙二醇直接酯化路線 （直接酯化法）對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1、聚酯合成的工藝路線當(dāng)前第14頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線（3）環(huán)氧乙烷酯化聚酯路線（環(huán)氧乙烷法）該路線是1973年開始工業(yè)化生產(chǎn)的。該路線具有成本低；產(chǎn)物低聚物少，容易精制；設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。如采用高純度的對(duì)苯二甲酸和環(huán)氧乙烷進(jìn)行反應(yīng)，其產(chǎn)物可不經(jīng)過精制就可以直接用于縮聚成聚酯。當(dāng)前第15頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（3）環(huán)氧乙烷直接加成路線（環(huán)氧乙烷法）

該路線是1973年開始工業(yè)化生產(chǎn)的。其反應(yīng)如下：對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯 該反應(yīng)在飽和低分子脂肪胺或季胺鹽存在下，進(jìn)行極為順利，該路線具有成本低；產(chǎn)物低聚物少，容易精制；設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。1、聚酯合成的工藝路線當(dāng)前第16頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)＋nHOCH2CH2OHHOCH2CH2COOC－－COOCH2CH2OH（n＋1）Sb2O3HOCH2CH2COOC－－CO－OCH2CH2COOC－－CO－OCH2CH2OH（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線（4）聚合原理縮聚反應(yīng):使反應(yīng)完全，必須采用真空及強(qiáng)力攪拌，以排出低分子副產(chǎn)物。一般產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量不低于20000，用于制造纖維、薄膜的相對(duì)分子質(zhì)量約為25000。當(dāng)前第17頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn) 如果采用高純度的對(duì)苯二甲酸和環(huán)氧乙烷進(jìn)行反應(yīng)，其產(chǎn)物可不經(jīng)過精制就可以直接用于縮聚成聚酯。其中，酯交換聚酯法和直接酯化聚酯法現(xiàn)在依然是合成聚酯的兩大主要工藝路線.

酯交換路線是傳統(tǒng)的方法，因工藝技術(shù)成熟，所以至今在工業(yè)生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)?shù)牡匚弧?/p>

1、聚酯合成的工藝路線（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝當(dāng)前第18頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)二、聚酯纖維的生產(chǎn)原理與工藝1．聚酯合成的工藝路線（4）聚合原理DMT(液體)

乙二醇回收

TPA料倉

EG單批

DMT槽料倉漿料混合器熔化槽水分餾塔酯化酯交換甲醇分餾塔預(yù)縮聚中等粘度縮聚排出蒸汽冷凝結(jié)晶干燥造粒高粘度的最終反應(yīng)器熔融擠壓機(jī)結(jié)晶紡絲長絲加工成型固相縮聚中粘度切片料倉高粘度切片料倉成型紡絲拉伸短纖維織物和工業(yè)用絲薄膜片基瓶子容器塑料簾子線和高強(qiáng)度紗線成型

TPA

EG＋catDMT(固體)水廢乙二醇甲醇廢液1、聚酯合成的工藝路線當(dāng)前第19頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn) 直接酯化聚酯路線雖然起步較晚，但與酯交換聚酯路線相比，因具有消耗定額低，乙二醇配料比低，無甲醇回收，生產(chǎn)控制穩(wěn)定，流程短，投資低等優(yōu)點(diǎn)，而發(fā)展迅速。目前國內(nèi)引進(jìn)的聚酯裝置多以后者為主，其生產(chǎn)能力1997年就已達(dá)到1.52萬噸/年。1、聚酯合成的工藝路線（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝當(dāng)前第20頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯纖維的生產(chǎn)原理與工藝2．聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)工藝

直接酯化法聚酯連續(xù)法比間歇法的成本低20%；酯交換法聚酯連續(xù)比間歇的成本低10%。當(dāng)前第21頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝2．聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)工藝

（1）酯交換法連續(xù)生產(chǎn)聚酯工藝酯交換法連續(xù)生產(chǎn)聚酯工藝包括酯交換、預(yù)縮聚、縮聚等過程。當(dāng)前第22頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝2．聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)工藝

（1）酯交換法連續(xù)生產(chǎn)聚酯工藝12345678910111213DMTEG催化劑去甲醇貯槽回收EG接真空系統(tǒng)去包裝1415當(dāng)前第23頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝2．聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)工藝（2）直接酯化聚酯生產(chǎn)工藝

工藝過程包括酯化反應(yīng)與縮聚。直接酯交換法中一般要加入了磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯等穩(wěn)定劑，所以聚酯產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性和聚合度都比酯交換法聚酯高，可以作為生產(chǎn)輪胎簾子線的高質(zhì)量纖維。當(dāng)前第24頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)3．聚酯的紡絲3．聚酯的紡絲熔融紡絲法將聚酯樹脂切片經(jīng)過真空干燥吸附的微量水分，并使樹脂由無定型變?yōu)榻Y(jié)晶形后，在惰性氣體的保護(hù)下加熱成熔體。再在一定壓力下定量壓出噴絲孔，冷卻后形成纖維，再經(jīng)拉伸、卷曲、切斷等工序成為一定規(guī)格的可紡短纖維；或在拉伸后進(jìn)行加捻、定型等后處理工序，成為符合各項(xiàng)指標(biāo)的長纖維。（二）、聚酯的生產(chǎn)原理與工藝當(dāng)前第25頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)（三）、聚酯的結(jié)構(gòu)、性能及用途結(jié)構(gòu)

聚酯纖維的結(jié)構(gòu)為高度對(duì)稱芳環(huán)的線性聚合物，易于取向和結(jié)晶，具有較高的強(qiáng)度和良好的成纖性及成膜性，結(jié)晶度為40%～60%，結(jié)晶速度慢。當(dāng)前第26頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)三、聚酯纖維的結(jié)構(gòu)、性能及用途性能聚酯纖維一般為乳白色，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在紡織時(shí)，容易產(chǎn)生靜電，紡織品尺寸穩(wěn)定性好，使用過程中褶裥持久。耐磨性僅次于聚酰胺纖維。當(dāng)前第27頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)一、聚酯的生產(chǎn)三、聚酯纖維的結(jié)構(gòu)、性能及用途用途即可以純紡也或以與其他纖維混紡制成各種機(jī)織物和針織物。聚酯長絲可用于織造薄紗女衫、帷幕窗簾等，與其他纖維混紡可制成各種棉型、毛型及中長纖維紡織品。聚酯纖維在工業(yè)上可作為輪胎簾子線、制作運(yùn)輸帶、篷帆、繩索等。當(dāng)前第28頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)二、聚酰胺-66錦綸纖維

是由飽和的二元酸與二元胺通過縮聚反應(yīng)制得的線性高分子縮聚物。第二位當(dāng)前第29頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11種類聚酰胺-12聚酰胺-610產(chǎn)量最大當(dāng)前第30頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)聚酰胺-6由已內(nèi)酰胺或ω-氨基已酸經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得的合成纖維錦綸-6尼龍-6卡普隆當(dāng)前第31頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)主要原料:已內(nèi)酰胺生產(chǎn)原理:高溫；惰性氣體保護(hù)；水作引發(fā)劑；Mn=15000～23000生產(chǎn)工藝:有常壓法、高壓法、常減壓并用、固相縮聚等聚酰胺-6當(dāng)前第32頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)采用直管形反應(yīng)器，助劑為水和已二酸，制備較高粘度的樹脂。聚合后的熔體可直接紡絲，也可鑄帶切片。主要用于生產(chǎn)相對(duì)粘度較低的聚酰-6樹脂，所用的反應(yīng)器為直形VK管和U形VK管。常壓高壓常減壓固相縮聚將常壓法制備樹脂，經(jīng)苯萃取除去單體和低分子物，經(jīng)回轉(zhuǎn)式真空干燥鼓，在190～200℃下，用高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)進(jìn)行聚合。所用的反應(yīng)器是兩直形管，前者供紡絲用，后者供注塑成型用。當(dāng)前第33頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維1聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)聚酰胺-66是已二酸與已二胺的縮聚物，是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的聚酰胺品種，也是產(chǎn)量最大。。當(dāng)前第34頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)第五節(jié)錦綸纖維主要原料:已二酸、已二胺生產(chǎn)原理:需要嚴(yán)格控制兩種單體配料比，才能得到高相對(duì)分子質(zhì)量的高聚物。生產(chǎn)上采用：縮聚反應(yīng)前，先制成鹽，再縮聚。聚酰胺-661聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)當(dāng)前第35頁\共有39頁\編于星期三\13點(diǎn)聚酰胺-66的生產(chǎn)過程主要有：66鹽制備、66鹽的縮聚。制備66鹽時(shí)，分別將己二胺和己二酸配制成溶液，然后再混合成66鹽溶液，再在適當(dāng)?shù)臈l件下縮聚。配制成水溶液，控制反應(yīng)溫度為98℃，可以生產(chǎn)含63%66鹽的水溶液，直接用于生產(chǎn)聚酰胺-66，收率99.9%，這是最理想的工藝。以甲醇為溶劑，將兩種單體分別配制溶液，在60～70℃下攪拌混合，中和成鹽，再冷卻析出66鹽，過濾，在70℃下真空干燥，得白色結(jié)晶粉末狀66鹽，縮聚時(shí)再配制成60%的水溶液。nHOOC（CH2）4COOH＋nH2N（CH2）6NH2n－OOC（CH2）4COHN（CH2）6NH3+HO－OC（CH2）4COHN（CH2）6NH－H＋（2n－1）H2On166鹽