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熱收縮膜用聚酯的合成
在制備熱收縮膜用聚酯的合成中采用乙酸銻作為催化劑,其催化效果較優(yōu)。因此,本研究選用了乙酸銻作為合成反應(yīng)的催化劑。但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),乙酸銻對合成反應(yīng)體系的催化活性較低,當(dāng)HD的添加量比(占總醇量數(shù))達(dá)到20%時(shí),聚合反應(yīng)就不能進(jìn)行。為催化劑對合成反應(yīng)的影響,改用了活性較高鈦酸四丁酯,由于鈦酸四丁酯使切片顏色發(fā)黃,因此又選用了色相的催化劑,后期形成了以鈦為主的復(fù)合催化體系。
1、酯化反應(yīng)工藝
PTA與HD的酯化反應(yīng)需要在液相中進(jìn)行,但PTA在該醇中的溶解度低,絕大部分的PTA以固態(tài)顆粒存在于反應(yīng)體系中,使得酯化反應(yīng)速度慢,反應(yīng)時(shí)間長。為了使酯化反應(yīng)具有相應(yīng)的反應(yīng)速度,須通過升溫和加壓來實(shí)現(xiàn)。但是,酯化反應(yīng)溫度升高和操作壓力增加都會(huì)使聚合物中的副產(chǎn)物增多,對產(chǎn)品的品質(zhì)造成背面影響。對酯化反應(yīng)采取升溫和加壓操作,酯化時(shí)間縮短,但是酯化出水變渾濁,因此酯化反應(yīng)的溫度較好不超過240℃。
2、縮聚反應(yīng)工藝
低真空時(shí)間
在酯化反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)入預(yù)縮聚階段,此時(shí)向反應(yīng)體系外排出小分子物EG和HD。低真空階段是酯化物逐漸生成預(yù)聚物的階段,一般根據(jù)小分子物排出快慢控制低真空時(shí)間。制備PET過程中,通??刂频驼婵諘r(shí)間為20min,但是HD的凝固點(diǎn)為42℃,常溫下為固體狀態(tài),因此在低真空時(shí)間短而HD排出量相對較大的條件下,HD易冷凝沉積在釜體與真空管線相連處,發(fā)生嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象,影響縮聚反應(yīng)順利進(jìn)行,需要適當(dāng)延長低真空時(shí)間,并給予相應(yīng)的保溫。
壓力
在低真空結(jié)束后進(jìn)入高真空階段,這個(gè)時(shí)候壓力的高低是決定實(shí)驗(yàn)是否成功的非常重要的因素。壓力高低是決定實(shí)驗(yàn)成敗的一個(gè)關(guān)鍵因素,因此實(shí)驗(yàn)之前較好先調(diào)試系統(tǒng)壓力,以實(shí)驗(yàn)時(shí)壓力在70Pa以下。
縮聚反應(yīng)溫度
據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),提高縮聚反應(yīng)溫度,將使鏈增長的反應(yīng)速度加快。但是,反應(yīng)溫度對產(chǎn)品的色相也是重要影響因素。這是因?yàn)榭s聚反應(yīng)是可逆平衡的逐步反應(yīng),縮聚反應(yīng)的同時(shí)會(huì)存在副反應(yīng)。從副反應(yīng)考慮,溫度過高,除了使大分子裂解反應(yīng)加速外,還可使生成環(huán)狀低聚物以及端羧基、端醛基等反應(yīng)加速,使后期產(chǎn)物共聚酯色澤變差。另外,在反應(yīng)的后期,在高溫下聚酯的熱降解,熱氧化降解等副反應(yīng)占主體地位,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,聚合物顏色變差。本研究中除改變縮聚反應(yīng)溫度外,控制其他工藝條件相同,在軸攪拌功率達(dá)到較大時(shí),考察聚合物的色相與縮聚反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。
隨著縮聚反應(yīng)溫度的提高,縮聚反應(yīng)時(shí)間縮短,但反應(yīng)溫度超過282℃時(shí),聚合物顏色變差。但是溫度低,反應(yīng)時(shí)間延長,色相也不好。據(jù)此得出本研究中較佳反應(yīng)溫度為(278±2)℃。
(1)在5L反應(yīng)釜中,以PTA,EG,HD為原料能夠合成出改性的色相較好的熱收縮膜用聚酯切片。
(2)該新型共聚酯的較佳催化劑為鈦酸四丁酯等的復(fù)合催化劑。
(3)該新型共聚酯的酯化溫度為235~240℃,縮聚溫度為(278±2)℃,低真空時(shí)間要比普通聚酯長10min左右。
(4)該新型共聚酯是適合拉膜的,較佳投料比例為n(HD)∶n(EG)=25:75。