PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PPT32页)

PTA
EG
酯化反应可在PTA的氢离子（H+）自催化作用下进行，自催化的反应机理是原料PTA羧 基解离的H+自催化和EG进行亲和酯化反应。其实，酯化反应和缩聚反应在整个生产过 程中都同时存在，在反应刚开始，反应条件有利于酯化反应的进行。酯化反应为可逆 反应，为了向正反应方向进行，必须及时除去生成的水。在实际生产过程中，酯化反 应生成的BHET经本体聚合生成二聚体、三聚体等，在反应结束时，反应物料大部分为 BHET的四聚体和五聚体。在酯化反应过程中，也有缩聚反应、水解反应（酯化反应的 逆反应）、醇解反应、生成醚的副反应等。
EG：乙二醇，沸点197.3℃，与水互溶 外观：无色透明液体 酸值：≤0.03mgkOH/g
PTA：EG（摩尔比）≈1:1.2
乙二醇过量可以促进正反应的进行，防止EG在高温下蒸发损失； 当EG过量时，会发生EG之间、EG与BHET之间的醚化反应。
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第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
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第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
HOOC
COOH ＋ HOCH2CH2OH - H2O BHET
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PET 聚Hale Waihona Puke Baidu酯 合 成 原 理 及 工 艺
主讲人：吉鹏 2017年06月23日
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第一节 聚酯简介
聚对苯二甲酸乙二醇酯，常简称为聚酯（Polyethylene terephthalate，PET ）
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第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系 锑系催化剂
目前聚酯生产广泛采用的一类催化剂，三氧化二锑（Sb2O3）、乙二醇锑（Sb2EG3）； 锑系催化剂催化活性较高，对副反应的促进作用也较小； 三价锑在缩聚时可被还原物质还原产生金属锑，从而使聚酯聚合物带有灰雾色；二
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第一节 聚酯简介
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
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熔第一体节纺聚酯丝简成介 形动力学
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系-在打浆阶段添加，200-300ppm 锡系催化剂
锡系催化剂缩聚活性高，但所得聚酯的端羧基量较大，软化点也较低，易带黄色； 容易生成凝胶产物。
锗系催化剂
可以得到白度高、灰分含量低和透明的PET； 所得PET中醚键含量较多，熔点较低。而且锗系催化剂价格较贵； 作为纤维聚酯的催化剂没有明显优点。
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第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
在所发生的化学反应中，固态粉末状的PTA和液态EG之间所发生的酯化反应反 应速率很慢，一般忽略部不计。在酯化反应的初始阶段，固态PTA和EG之间进行的 酯化反应分为如下两步：固态粉末状的PTA溶解于EG/酯化物的混合物中，已溶解的 PTA在高温下与EG发生酯化反应，生成酯化物；其中主要的酯化物是对苯二甲酸双 羟乙酯（简称BHET）。反应的方程式如下：
“三釜”流程
PTA
EG
浆料配制
EG回收
酯化 H2O
EG循环
预缩聚
终缩聚 熔体输送 纺丝
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第一节 聚酯简介
“四釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚
终聚
H2O
熔体输送 纺丝
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第一节 聚酯简介
生产车间
PTA EG
聚酯车间
PET熔体
PET熔体 纺丝车间
POY FDY
POY 加弹车间
DTY
辅助车间
品管部 设备部 动力部
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第一节 聚酯简介
直接酯化法的合成路线
酯化脱水
低聚物 缩聚脱乙二醇
高聚物
生产工艺中都设置了酯化反应釜，使PTA与EG 先生成BHET，然后进入缩聚反应，将 不同官能团的两种单体之间的反应转化为同一官能团同一种单体内部的反应，从而较 顺利地获得高聚合度的PET
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第一节 聚酯简介
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第一节 聚酯简介
“五釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚1
预聚2
终聚
H2O
熔体输送 纺丝
长乐化纤采用“五釜”聚合工艺： （1）酯化反应温度较低，停留时间较长，但操作稳定，产品中二甘醇（DEG）含量 较低，产品质量较好； （2）采用刮板冷凝器，解决了缩聚真空系统低聚物堵塞的问题； （3）五釜流程易于实现共聚合改性。
是具有毒性。特别对肝脏有不良的影响。
钛系催化剂
钛系催化剂缩聚是很有前途的催化剂，因为它催化活性特性高； 钛系催化剂促进副反应也较明显，所得到的聚酯热稳定性差，色泽发黄。
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第二节 聚酯合成工艺与原理
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
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第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
PTA：精对苯二甲酸，熔点300℃，不溶于水 外观：白色粉末 平均粒径：M±10μm（中心值范围95～120μm）
➢ 官能团：酯基-COO- 、羟基、羧基 ➢ 分子链刚性大 ➢ 半晶高聚物：结晶度45% ➢ 热学性质:熔点255-265℃，熔融热0.05-0.06kJ/g； ➢ 耐热性和热稳定性好，尺寸稳定性高；
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