Polybutylentereftalat (PBT) er en høyytelses termoplastisk polyester som er mye brukt i sektorer som elektronikk, elektriske apparater, bilproduksjon og maskineri. Produksjonsprosessen for polybutylentereftalat er detaljert nedenfor.
Råvareforberedelse
De primære råvarene for å produsere polybutylentereftalat er tereftalsyre (PTA) og 1,4-butandiol (BDO). PTA er et hvitt krystallinsk fast stoff eller pulver som krever høy renhet - typisk over 99%. BDO er en fargeløs, viskøs væske; dens kvalitet og renhet må også sikres for å lette den etterfølgende reaksjonen. Før produksjonen starter, gjennomgår råvarene streng kvalitetstesting og forbehandling for å fjerne urenheter og fuktighet.
Produksjonsprosess for direkte esterifisering
1. Forestringsreaksjon
PTA og BDO fylles inn i en forestringsreaktor ved et spesifikt molforhold (typisk fra 1:1,1 til 1:1,5). Inne i reaktoren gjennomgår PTA og BDO forestring i nærvær av en katalysator for å produsere bis(4-hydroksybutyl)tereftalat (BHBT) og vann. Vanlige katalysatorer inkluderer titan-baserte og antimon-baserte typer; titanbaserte katalysatorer er foretrukket for deres høye aktivitet og raske reaksjonshastigheter. Reaksjonstemperaturen holdes vanligvis mellom 220 grader og 250 grader, med trykket holdt på atmosfæriske eller svakt positive nivåer. Gjennom hele reaksjonen destilleres vannet som produseres kontinuerlig av for å drive reaksjonen fremover.
2. Polykondensasjonsreaksjon
BHBT oppnådd fra forestringstrinnet overføres til en polykondensasjonsreaktor. Under forhold med høy temperatur (240–260 grader) og høyt vakuum (under 100 Pa), gjennomgår BHBT polykondensasjon for å danne polybutylentereftalat og 1,4-butandiol. Etter hvert som reaksjonen fortsetter, øker molekylvekten til polymeren gradvis. Små mengder stabilisatorer og antioksidanter tilsettes vanligvis for å øke reaksjonshastigheten og polymerkvaliteten. Polykondensasjonsreaksjonen krever en relativt lang varighet, vanligvis fra 2 til 4 timer.
3. Etter-behandling
Når polykondensasjonsreaksjonen er fullført, ekstruderes polymersmelten fra reaktoren og gjennomgår etter-behandlingstrinn-som avkjøling og pelletisering-for å gi polybutylentereftalat (PBT) pellets. Avkjøling oppnås vanligvis via vann eller luft for raskt å størkne polymersmelten. En pelletisering kutter de avkjølte polymertrådene til jevne pellets, noe som letter lagring og transport.
Transesterifisering produksjonsprosess
1. Transesterifiseringsreaksjon
Transesterifiseringsprosessen bruker dimetyltereftalat (DMT) og 1,4-butandiol som råmateriale. DMT og 1,4-butandiol fylles inn i transesterifiseringsreaktoren i spesifikke proporsjoner, hvor reaksjonen fortsetter i nærvær av en katalysator (som et acetat). Reaksjonstemperaturen holdes vanligvis mellom 180 grader og 220 grader; metanol genereres som et biprodukt. Kontinuerlig destillasjon av metanolen driver reaksjonen mot dannelsen av bis(4-hydroksybutyl)tereftalat.
2. Polykondensering og etter-behandling
De påfølgende polykondensasjons- og etter-behandlingstrinnene for bis(4-hydroksybutyl)tereftalatet oppnådd via transforestring er i hovedsak de samme som i den direkte forestringsprosessen. Polykondensering utføres under høye-temperatur- og høyvakuumforhold, etterfulgt av avkjøling og pelletisering for å oppnå sluttproduktet.
Sammenligning av de to produksjonsprosessene
Den direkte forestringsprosessen gir fordelene med relativt lave råvarekostnader (ved bruk av tereftalsyre), færre reaksjonstrinn og høy produksjonseffektivitet. Det krever imidlertid høy råvarerenhet og krever strenge reaksjonsbetingelser. Transesterifiseringsprosessen drar fordel av relativt milde reaksjonsforhold og lavere krav til råstoffrenhet. Omvendt er den avhengig av den dyrere DMT og genererer metanol som et biprodukt, noe som krever utvinning og behandling.