Polübutüleentereftalaat (PBT) on suure jõudlusega{0}}termoplastne polüester, mida kasutatakse laialdaselt sellistes sektorites nagu elektroonika, elektriseadmed, autotööstus ja masinad. Polübutüleentereftalaadi tootmisprotsessi kirjeldatakse allpool.
Tooraine ettevalmistamine
Polübutüleentereftalaadi tootmise peamised toorained on tereftaalhape (PTA) ja 1,4-butaandiool (BDO). PTA on valge kristalne tahke aine või pulber, mille puhtusaste on kõrge – tavaliselt üle 99%. BDO on värvitu viskoosne vedelik; Samuti tuleb tagada selle kvaliteet ja puhtus, et hõlbustada järgnevat reaktsiooni. Enne tootmise alustamist läbivad toorained lisandite ja niiskuse eemaldamiseks range kvaliteedikontrolli ja eeltöötluse.
Otsene esterdamise tootmisprotsess
1. Esterdamisreaktsioon
PTA ja BDO laaditakse esterdamisreaktorisse kindla molaarsuhtega (tavaliselt vahemikus 1:1,1 kuni 1:1,5). Reaktori sees esterdatakse PTA ja BDO katalüsaatori juuresolekul, et saada bis(4-hüdroksübutüül)tereftalaat (BHBT) ja vesi. Levinud katalüsaatorid hõlmavad titaani-- ja antimoni-põhiseid katalüsaatoreid; titaanil põhinevaid katalüsaatoreid eelistatakse nende kõrge aktiivsuse ja kiire reaktsioonikiiruse tõttu. Reaktsiooni temperatuuri hoitakse tavaliselt vahemikus 220 kuni 250 kraadi, kusjuures rõhk hoitakse atmosfäärilisel või kergelt positiivsel tasemel. Kogu reaktsiooni vältel destilleeritakse pidevalt tekkinud vett reaktsiooni edasiviimiseks.
2. Polükondensatsioonireaktsioon
Esterdamisetapis saadud BHBT viiakse polükondensatsioonireaktorisse. Kõrge temperatuuri (240–260 kraadi) ja kõrgvaakumi (alla 100 Pa) tingimustes läbib BHBT polükondensatsiooni, moodustades polübutüleentereftalaadi ja 1,4-butaandiooli. Reaktsiooni kulgedes suureneb polümeeri molekulmass järk-järgult. Reaktsiooni kiiruse ja polümeeri kvaliteedi parandamiseks lisatakse tavaliselt väikeses koguses stabilisaatoreid ja antioksüdante. Polükondensatsioonireaktsioon nõuab suhteliselt pikka kestust, tavaliselt 2 kuni 4 tundi.
3. Järeltöötlemine-
Pärast polükondensatsioonireaktsiooni lõppemist pressitakse polümeersulam reaktorist välja ja läbib polübutüleentereftalaadi (PBT) graanulite saamiseks -järeltöötlusetapid-, nagu jahutamine ja granuleerimine-. Jahutamine saavutatakse tavaliselt vee või õhu kaudu, et polümeeri sulam tahkuks kiiresti. Pelletisaator lõikab jahutatud polümeerikiud ühtlasteks graanuliteks, hõlbustades ladustamist ja transporti.
Ümberesterdamise tootmisprotsess
1. Ümberesterdamisreaktsioon
Ümberesterdamise protsessis kasutatakse toorainena dimetüültereftalaati (DMT) ja 1,4-butaandiooli. DMT ja 1,4-butaandiool kantakse teatud vahekorras ümberesterdamisreaktorisse, kus reaktsioon kulgeb katalüsaatori (näiteks atsetaadi) juuresolekul. Reaktsiooni temperatuuri hoitakse tavaliselt vahemikus 180 kuni 220 kraadi; metanool tekib kõrvalsaadusena. Metanooli pidev destilleerimine viib reaktsiooni bis(4-hüdroksübutüül)tereftalaadi moodustumiseni.
2. Polükondensatsioon ja järeltöötlus
Ümberesterdamise teel saadud bis(4-hüdroksübutüül)tereftalaadi järgnevad polükondensatsiooni- ja järeltöötlusetapid on sisuliselt samad, mis otseses esterdamise protsessis. Polükondensatsioon viiakse läbi kõrgel -temperatuuril ja kõrgvaakumi tingimustes, millele järgneb lõpptoote saamiseks jahutamine ja granuleerimine.
Kahe tootmisprotsessi võrdlus
Otsese esterdamisprotsessi eeliseks on suhteliselt madalad toorainekulud (kasutades tereftaalhapet), vähem reaktsioonietappe ja kõrge tootmistõhusus. Siiski nõuab see tooraine kõrget puhtust ja rangeid reaktsioonitingimusi. Ümberesterdamise protsessile on kasulikud suhteliselt leebed reaktsioonitingimused ja madalamad tooraine puhtuse nõuded. Seevastu tugineb see kallimale DMT-le ja tekitab metanooli kõrvalsaadusena, mis nõuab taastamist ja ravi.