聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成及其进展
超疏水聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及应用进展
超疏水聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及应用进展周倩;常玉;夏峰伟;戴志彬【摘要】随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)产品向多样化、高性能方向发展,PET的超疏水改性成为了研究热点.本文综述了近年来超疏水PET的制备方法,对比了共聚合、等离子体表面处理、溶胶凝胶、刻蚀、纳米粒子负载等方法生产PET超疏水改性的特点.总结了超疏水PET薄膜,纤维在各领域的应用前景,展望了该领域的发展方向.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】8页(P24-31)【关键词】超疏水;聚对苯二甲酸乙二醇酯;制备方法;应用前景【作者】周倩;常玉;夏峰伟;戴志彬【作者单位】中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征 211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征 211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征 211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900【正文语种】中文【中图分类】TQ322.2超疏水表面是指与水的接触角高于150°，滚动角小于10°的表面。
一般认为要形成超疏水表面必须同时满足两个条件，一是微纳米多重尺度粗糙结构，二是低表面能表面。
近年来，研究人员受到自然界中动植物超疏水现象的启发[1]研究出多种表面改性的方法。
通过控制表面化学组成和微观结构，制备出的超疏水材料具有优异的自清洁性能、超疏水性能及防污性能等。
超疏水材料在日常生活、医药卫生、工农业生产等众多领域的研究应用越来越受到人们的关注。
PET是目前应用最广泛的纺织原料之一，随着社会的不断进步，人们生活水平日益提高及对穿着舒适性、功能性需求的不断增长，纤维织物的疏水功能越来越受到人们关注，同时具有超疏水性能的PET在薄膜、片材等应用领域也有着许多潜在的用途[1-2]。
对常规PET材料的超疏水改性研究，制备超疏水PET产品，能进一步拓展PET材料的应用领域，对提高PET产品的差别化率，提升产品附加值有重要意义。
聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的合成与表征
聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的合成与表征聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate, PET）是一种常见的合成聚合物，具有许多优良的性能和广泛的应用领域。
本文将介绍聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的合成与表征过程。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成一般通过酯交换反应和聚合反应来完成。
首先，将对苯二甲酸与乙二醇在一定的温度和压力条件下进行酯交换反应，生成对应的二甲酸乙二醇酯。
然后，通过添加催化剂和适当的反应条件，进行聚合反应，将单体分子间的酯基进行缩合，形成高分子量的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
合成聚对苯二甲酸乙二醇酯的酯交换反应和聚合反应过程中，需要控制反应温度、反应时间和反应物的配比等因素，以获得所需的聚合物性能和分子量。
此外，还需要选择合适的催化剂和反应溶剂，以提高反应效率和产物质量。
合成得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物可以通过多种方法进行表征。
其中，常用的表征方法包括核磁共振（NMR）谱、红外光谱（IR）和热重分析（TGA）等。
核磁共振谱可以用来确定聚合物结构中的官能团和化学键的类型和位置，进而了解聚合物的分子结构和组成。
红外光谱可以用来检测聚合物中的官能团和官能团之间的相互作用，从而确定聚合物的化学组成和键合情况。
热重分析可以用来测定聚合物的热稳定性和热分解特性，以及聚合物中的其他热性质参数。
除了以上的表征方法，还可以利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等技术来研究聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的晶体结构、形貌和微观结构等特征。
这些表征方法可以帮助研究人员深入了解聚合物的性能和结构，为进一步的应用研究提供依据。
聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物具有许多优异的性能，如高强度、高刚度、良好的耐热性和耐化学性等。
因此，它在纺织、塑料、包装、电子、医疗和光学等领域具有广泛的应用。
例如，在纺织领域，聚对苯二甲酸乙二醇酯可以用来制造高强度的纤维，如聚酯纤维和聚酯薄膜，用于制作服装、家居用品和工业材料等。
聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚用催化剂的研究
聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚用催化剂的研究一、引言聚对苯二甲酸乙二醇酯（简称PET）是一种重要的聚酯类高分子材料，具有优良的物理性质和化学稳定性，广泛应用于纺织、塑料、包装等领域。
在PET的合成过程中，催化剂起着至关重要的作用，可以有效提高反应速率和产物质量。
因此，对聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚用催化剂的研究具有重要意义。
本文将探讨聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚用催化剂的研究进展，包括催化剂的种类、催化机理以及影响催化效果的因素等。
二、催化剂的种类2.1 金属催化剂金属催化剂是聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚中常用的催化剂之一。
常见的金属催化剂有钛、锌、锡等。
这些金属催化剂可以通过溶剂热法、溶胶-凝胶法等方法制备得到。
研究表明，金属催化剂可以有效降低PET的熔点、提高结晶度和分子量。
2.2 有机催化剂有机催化剂是另一类常用的聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚催化剂。
常见的有机催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂等。
其中，酸性催化剂包括硫酸、磷酸等，碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾等。
有机催化剂具有催化效果好、反应速率快的特点。
2.3 复合催化剂复合催化剂是近年来研究的热点之一。
复合催化剂是将金属催化剂和有机催化剂进行复合，通过相互作用增强催化效果。
研究表明，复合催化剂具有优异的催化性能，可以提高PET的分子量和熔点。
三、催化机理聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚的催化机理是一个复杂的过程，主要包括以下几个步骤：3.1 缩聚反应缩聚反应是聚对苯二甲酸乙二醇酯合成的关键步骤。
在催化剂的作用下，对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应，生成PET聚合物。
缩聚反应是一个酯化反应，需要在适当的温度和压力条件下进行。
3.2 脱水反应脱水反应是缩聚反应的副反应之一。
在缩聚反应过程中，乙二醇会与水发生反应生成乙醚和水。
脱水反应会降低缩聚反应的速率和产物质量，因此需要采取措施来抑制脱水反应的发生。
3.3 聚合反应聚合反应是聚对苯二甲酸乙二醇酯合成的最后一步。
在聚合反应中，PET聚合物的分子量会进一步增加，同时结晶度也会提高。
聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的合成与表征
聚对苯二甲酸乙二醇酯离聚物的合成与表征聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种重要的工程塑料，其合成方法主要有传统的聚酯化、缩聚法和同时进行聚合反应。
其中，缩聚法是最常用的方法之一，利用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料，在催化剂的作用下进行缩聚反应，得到PET离聚物。
下面，我将详细介绍其合成与表征方法。
合成方法：1. 取对苯二甲酸二甲酯和乙二醇按一定的摩尔比加入到反应釜中，加入催化剂（如三氧化二铁），进行缩聚反应。
该反应要求温度高、时间长，一般反应温度在200℃左右，时间为数小时至数十小时。
2. 反应结束后，将产物经过后处理，如冷却、洗涤、过滤、干燥等，最终得到PET离聚物。
表征方法：1. 光学性质：可通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱表征样品光学性质。
PET离聚物在紫外-可见吸收光谱中，有吸收峰在200~300 nm处。
荧光光谱中，PET离聚物在激发波长为248 nm时，有荧光峰在309nm处。
2. 热性质：采用热重分析仪可测试其热稳定性，热失重曲线可以表征材料的稳定性。
PET离聚物的热分解温度一般高于280℃。
3. 结晶性质：采用X射线衍射仪可测试样品结晶性质。
PET离聚物在松散状态下为无定形或微晶体，经过拉伸加工或快速冷却后可得到典型的韧带状晶体结构。
4. 力学性质：通过拉伸、弯曲等测试方法可表征样品的力学性质。
PET离聚物机械性能优良，耐磨损、抗冲击、刚性高。
综上所述，合成PET离聚物的方法主要是采用缩聚法，通过加催化剂进行反应，得到离聚物后进行后处理。
而表征PET离聚物则需考察其光学性质、热性质、结晶性质和力学性质等，通过多项测试可以全面地了解样品的性质和特点。
聚对苯二甲酸乙二醇酯概述PPT课件
PET分类和应用
按用最途早分使：用非PE工T瓶程包塑装料清级凉、饮料工的程企塑业料是级美。国可口可乐公
司。矿泉水水瓶、碳酸饮料瓶等温度达到70℃时易变形，同
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耐释烘放出烤致食癌品物容，器此等类包。装瓶不易放在车内暴晒，不能装油、
缩聚反应的温度一般控制在超过反应物的熔点20℃～30℃， 但考虑到PET的分解温度为290℃，因此，高分子合成工业中合 成PET的缩聚反应温度控制在270℃～280℃，压力为0.1kPa，聚 合时间以达到极值为准。
当粘度达到极大值后，应尽 快出料，避免因出料时间延 长使得分子链断裂降解而引 起分子量下降。
压力越低，可在较短的时间 内获得较高的分子量。
21
⑵ 缩聚反应的催化剂 缩聚反应的催化剂为Sb2O3 ，其用量为DMT的0.03%～ 0.04%。 ⑶ 添加剂
在PET树脂的合成中常加入添加剂，如扩链剂、消光剂、着 色剂、相对分子质量稳定剂等。
① 扩链剂
在PET树脂的合成中加入的扩链剂为草酸二苯酯 其与PET反应缩去苯酚，使PET的相对分子质量成倍增加， 扩链反应如下：
⑴ 酯交换法生产PET有关的反应简式
a、酯化反应：
HOOC
COOH + 2CH3OH 65℃~100℃
CH3OOC
COOCH3 + 2H2O
b、酯交换反应：
CH3OOC
COOCH3 + 2 HOCH2CH2OH
HOCH2CH2OOC
COOCH2CH2OH + 2CH3OH
c、均缩聚反应： n HOCH2CH2OOC
• ⑴ 环氧乙烷法生产PET有关的反应简式
聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成及其进展
聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成及其进展摘要本文介绍了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的酯交换（DMT）和直接酯化（PTA）等的合成方式，对比了他们的优缺点，并简要概述了酯交换法和直接酯化法的合成机理。
分析了PET合成中可能发生的副反应（热降解和醚键的生成）及其应对措施。
比较系统地概括了PET合成过程中的催化剂体系，包括酯交换反应阶段的金属钙、锌、镁、锰等的醋酸盐催化剂和缩聚反应阶段的锑系催化剂、锗系催化剂、锡系催化剂、钛系催化剂。
最后，根据目前PET的生产状况，浅谈PET合成的发展趋势。
关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯，合成机理，催化剂，发展趋势Progress in the synthesis of polyethyleneterephthalateAbstractIn this paper, the synthesis and mechanism of polyethylene terephthalate (PET), DMT synthesis route and PTA synthesis route, are introduced briefly, including their advantages and disadvantages. Probable side reactions (thermal degradation and generation of ether bond) within the synthesis process and relevant counter-measures are raised and discussed. A short summery is made to explain the catalyst system throughout the synthesis process, which is comprised of metal (Ca, Zn, Mg, Mn) acetate catalyst system for DMT synthesis route, and series catalysts based on Sb, Ge, Sn , Ti for PTA synthesis route. Finally, prospects on PET synthesis are talked about according to current conditions.Key words: Polyethylene terephthalate; Synthesis mechanism; Catalyst; Prospect1 聚对苯二甲酸乙二醇酯简介聚对苯二甲酸乙二醇酯是工业生产和社会生活中最常见的聚酯之一，简称PET，化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-n。
聚对苯二甲酸乙二酯产品的工艺流程
聚对苯二甲酸乙二酯产品的工艺流程1. 概述本文档旨在介绍聚对苯二甲酸乙二酯（PET）产品的生产工艺流程。
作为一种常用的高分子材料，PET在纺织、包装、电子等领域具有广泛的应用。
本文将从原料准备、聚合、挤出成型、成品后处理等环节介绍PET产品的生产过程。
2. 原料准备2.1 对苯二甲酸（PTA）准备PTA是PET生产中的关键原料之一。
首先将对二甲苯与空气经过氧化反应产生对苯二甲酸酐（PTA酐），然后经过加水酸解生成PTA。
最后，通过蒸馏和干燥等步骤获得纯净的PTA产品。
2.2 乙二醇（EG）准备EG是PET生产中的另一种重要原料。
通过对乙烯和水进行反应，经过脱水、分离等步骤，最终获得高纯度的乙二醇。
此外，还需要对乙二醇进行储存和分装，以备后续使用。
3. 聚合3.1 聚合反应将PTA和EG按一定比例混合，在酸催化剂的作用下进行聚合反应。
通常，反应釜内同时加入PTA和EG，并在高温、高压的条件下进行，以促进聚合反应的进行。
反应结束后，通过真空蒸馏等工艺步骤，得到PET预聚体产品。
3.2 精馏PET预聚体中可能存在未完全聚合的低分子物质和杂质。
为了提高PET产品的质量，需要进行精馏操作。
通过加热、分馏和冷却等步骤，使得杂质和未完全聚合的低分子物质被蒸馏分离，获得纯净的PET产品。
4. 挤出成型4.1 造粒将经过聚合和精馏的PET预聚体通过熔融挤出机来进行造粒。
在高温高压下，将预聚体挤出成为小颗粒状。
然后通过冷却和分级筛选等处理，得到均匀大小的PET颗粒。
4.2 热塑成型PET颗粒在加热的条件下进一步熔融，然后通过注塑机进行热塑成型。
PET颗粒被加热到熔融状态后，通过模具注入，并在一定的压力下冷却固化，形成所需的PET制品。
5. 成品后处理5.1 除湿PET产品在生产过程中可能会受到湿气的影响，为了提高产品的质量，需要进行除湿处理。
通过烘烤或真空抽湿等方式，降低PET制品的湿度。
5.2 检测和包装对PET制品进行外观质量和尺寸检测，确保产品符合标准。
聚对苯二甲酸乙二酯的制备及其应用研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2021， 38（3）： 77聚对苯二甲酸乙二酯（PET）近几年发展迅速，随着PET工业生产规模越来越大，生产技术得到了不断改进。
由于它具有多种优良特性，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车、环境景观等领域，是连接石油化工和多个行业的一个重要中间产品［1-2］。
本文对PET生产技术及其所用催化剂的研究进展进行了综述，并简单介绍了PET在景区周边公路环境景观中的应用。
1 生产技术进展PET的生产技术分为酯交换法［对苯二甲酚二甲酯（DMT）法］和直接酯化法［对苯二甲酸（PTA）法］。
工业化生产PET最初采用DMT作为主要原料的酯交换法。
从20世纪60年代中期开始，PTA法生产PET逐渐取代了DMT法，成为生产PET 的首选技术。
20世纪60年代后期，PET的生产技术从间歇生产过渡到连续化生产。
由于PTA法连续生产技术具有原料消耗低、反应时间短、产量高、质量稳定、生产成本低等优势，得到迅速发展。
20世纪80年代以后，新建的PET装置均采用PTA法的连续化生产技术［3-5］。
德国Zimmer公司、美国杜邦公司、德国-瑞士伍德依文达菲瑟有限责任公司（简称伍德依文达菲瑟公司）和日本钟纺株式会社（简称Konebo公司）的PTA法连续生产技术被广泛用于PET的生产［3-5］。
1.1 Zimmer公司技术Zimmer公司以先进连续固相缩聚技术著称，用该技术生产的PET可用于聚酯工业丝的生产。
采用该技术建成的装置单线生产能力大，既可以采用DMT法生产，也可以采用PTA法生产；装置操作弹性大，允许在50%～100%的负荷下运行，甚至在135%负荷下亦可运行。
该技术采用刮板式冷凝器，可有效解决齐聚物堵塞真空管道系统的问题，大幅提高了装置的运转周期。
在此基础上，Zimmer公司还开发了一种不需要固相缩聚即可生产瓶级PET的技术。
PET的合成及生产工艺
PET 的合成及生产工艺摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)为聚对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚对苯二 甲酸二甲酯与乙二醇酯交换法制成的聚合物，俗称涤纶，简称 PET 或 PETP 。
聚对苯二甲酸 二乙酯作为纤维原料已有50多年的历史，本文对PET 的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在化学工业中的作用和地位。
并介绍了PET 的制备方法和确定了PET 的生产工艺。
关键字:聚对苯二甲酸乙二醇酯 苯二甲酸 乙二醇 直接酯化法聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET) 化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-,由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。
PET 为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。
在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。
1.PET 原料准备与精制过程1.1精对苯二甲酸加氢精制法该法以高纯PX 为原料,醋酸为溶剂,醋酸钴、醋酸锰为催化剂,溴化氢或四溴乙烷为促进剂,空气作氧化剂,使用大型单台连续搅拌式氧化反应器,使PX 在氧化反应器中生成对苯二甲酸粗制品。
为了进一步氧化中间产物,缓和主氧化反应器的操作条件,增加产物的收率,减少溶剂的消耗,提高产品质量,使主氧化反应器出来的氧化液进入第一结晶器,同时将占整个气体体积2 %的空气通入第一结晶器中进行二次氧化。
结晶分离出的粗对苯二甲酸用水配成约31 %的浆料,经增压、预热后进入加氢反应器。
浆料经反应器下部的钯/ 碳(Pd/ C)催化剂床层流到反应器底部的过程中,粗对苯二甲酸中的杂质对羧基苯甲醛在催化剂床层进行动态加氢反应,还原成对甲基苯甲酸。
对甲基苯甲酸较易溶于水,在过滤母液时,从系统中除掉。
加氢反应器中的浆料经5 级连续结晶、分离洗涤、干燥即得产品TPA 。
聚对苯二甲酸二乙酯的制备工艺及其性能研究
聚对苯二甲酸二乙酯的制备工艺及其性能研究聚对苯二甲酸二乙酯（PET）是一种重要的高性能化学纤维原料及工程塑料。
它在塑料、纤维、膜等领域具有广泛应用。
本文将介绍PET的制备工艺及其性能研究。
1. PET的制备工艺PET是由对苯二甲酸和乙二醇制得的聚酯。
PET的制备工艺主要分为两个步骤：制备对苯二甲酸二乙酯单体，将单体聚合成PET。
1.1 对苯二甲酸二乙酯单体的制备对苯二甲酸和乙二醇经过酯化反应得到对苯二甲酸二乙酯单体。
酯化反应一般采用酸催化剂，如硫酸、磷酸等。
反应条件是在高温下进行，一般在200-240℃，压力为1-4MPa。
反应后的产物中，对苯二甲酸二乙酯单体的质量分数为90-95％左右，其余为未反应的原料和少量的副产物。
1.2 PET的聚合PET可以采用熔融法或溶液聚合法制备。
熔融法是将对苯二甲酸二乙酯单体和催化剂加热至熔点以上，使其聚合成PET。
溶液聚合法是将对苯二甲酸二乙酯单体和催化剂溶解在适当的溶剂中，通过控制温度、压力等条件使其聚合。
2. PET的性能研究2.1 物理性能PET的物理性能主要包括密度、熔点、玻璃转移温度、热膨胀系数等。
PET的密度为1.37-1.39g/cm³，熔点为245-265℃，玻璃转移温度为75-100℃。
PET的热膨胀系数较小，为60-70×10^-6/℃，因此PET在高温下维持形状稳定性比其他塑料更高。
2.2 机械性能PET的机械性能是其广泛应用的原因之一。
PET具有优异的拉伸、弯曲、冲击强度和疲劳强度等机械性能。
PET的弯曲模量为3000-4000MPa，拉伸模量为3000-4500MPa，拉伸强度为50-75MPa，伸长率为15-30％。
2.3 热稳定性PET具有优秀的热稳定性。
PET可以承受高温至260℃的空气热氧化，并且可以承受短时间高温至300℃的加热。
根据PET在高温下的热稳定性能，PET可以用于制备高温下的电子零部件、光学仪器等。
聚对苯二甲酸乙二酯的制备
绪论本设计的课程名称是高分子材料，而本设计的最终生产产品是聚对苯二甲酸乙二酯（PET），它的分子量一般大于10，密度为1.38，熔点约258摄氏度；属于热塑性聚酯，具有优良的坚韧性，拉伸、抗冲击强度、耐磨性，电绝缘性。
由于具有韧性佳、质量轻、不透气、耐酸碱等特点，近年成为汽水、果汁、碳酸饮料等之常用容器。
聚对苯二甲酸乙二酯一般由对苯二甲酸二甲酯与过量乙二醇起酯交换反应成对苯二甲酸乙二酯后经缩聚制得。
主要用途用于制合成纤维，名涤纶，是聚酯纤维的主要品种。
也可用作工程塑料，制机械零件，目前大量用于饮料瓶的生产。
聚对苯二甲酸乙二酯的化学稳定性好于聚酰胺。
吸湿性（0.4%）极小。
耐光性仅次于聚丙烯腈。
由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经仿丝制成的合成纤维。
聚酯纤维的中国商品名。
可由聚对苯二甲酸乙二酯制造。
1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内首先研制成功聚酯纤维，命名为特丽纶。
1953年美国生产商品名为达可纶的聚酯纤维。
此后在世界各国迅速发展，成为合成纤维的第一大品种，占总产量的50％左右。
涤纶有优良的抗皱性、弹性和尺寸稳定性；有良好的绝缘性能，耐光、耐磨，不霉不蛀；有较好的耐化学试剂性能，耐弱酸、弱碱。
但与天然纤维相比，涤纶存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易玷污等缺点。
为了改善这些缺点，采取化学改性和物理变形等方法。
涤纶用途广泛，可以纯纺，也可与棉、毛、丝、麻以及其他化纤混纺，适宜制作男女衬衫、外衣、儿童服装，以及室内装饰用料；也可作絮棉。
高强度涤纶可用于制作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。
用涤纶制作的无纺织布可用作室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。
本设计主要内容包括设计的目的及意义、原材料的选择及在配方中含量的确定、各组分的作用、生产工艺流程、生产所需设备及工艺参数、产品性能检测及检测参考标准、产品的应用范围等。
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聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成及其进展摘要本文介绍了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的酯交换（DMT）和直接酯化（PTA）等的合成方式，对比了他们的优缺点，并简要概述了酯交换法和直接酯化法的合成机理。
分析了PET合成中可能发生的副反应（热降解和醚键的生成）及其应对措施。
比较系统地概括了PET合成过程中的催化剂体系，包括酯交换反应阶段的金属钙、锌、镁、锰等的醋酸盐催化剂和缩聚反应阶段的锑系催化剂、锗系催化剂、锡系催化剂、钛系催化剂。
最后，根据目前PET的生产状况，浅谈PET合成的发展趋势。
关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯，合成机理，催化剂，发展趋势Progress in the synthesis of polyethyleneterephthalateAbstractIn this paper, the synthesis and mechanism of polyethylene terephthalate (PET), DMT synthesis route and PTA synthesis route, are introduced briefly, including their advantages and disadvantages. Probable side reactions (thermal degradation and generation of ether bond) within the synthesis process and relevant counter-measures are raised and discussed. A short summery is made to explain the catalyst system throughout the synthesis process, which is comprised of metal (Ca, Zn, Mg, Mn) acetate catalyst system for DMT synthesis route, and series catalysts based on Sb, Ge, Sn , Ti for PTA synthesis route. Finally, prospects on PET synthesis are talked about according to current conditions.Key words: Polyethylene terephthalate; Synthesis mechanism; Catalyst; Prospect1 聚对苯二甲酸乙二醇酯简介聚对苯二甲酸乙二醇酯是工业生产和社会生活中最常见的聚酯之一，简称PET，化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-n。
PET可以拉伸成性能优良的纤维，俗称涤纶（Terylene）。
上世纪，世界化纤工业创造了奇迹，以涤纶为首的合成纤维产能飞速发展，使化学纤维的总量大大超过天然纤维。
其熔点高，150~175℃以下机械强度好，耐溶剂，耐腐蚀，耐磨，耐油，多次洗涤无须烫熨，与棉混纺后，手感好，透水汽适宜。
聚对苯二甲酸乙二醇酯还可以用来制造包装薄膜和瓶子，以其价格便宜，外观和性能好，在饮料包装领域得到了广泛应用[1]，并且，在工程塑料以及其他工业领域也有重要的用途。
目前，国际上比较先进的聚酯生产技术主要有德国吉玛(Zimmer) 公司、日本钟纺(Kinebo) 公司、美国杜邦(Dupont)公司、瑞士伊文达(Inventa)公司等。
[2]2 PET的合成随着化工技术的发展和社会日益增长的需求，PET的合成已经成为国内外研究的热点。
PET属于聚酯，是单体间通过酯基相互连接的一类聚合物。
常见的酯化反应类型包括：○1醇和羧酸的直接酯化；○2醇-酯的酯交换反应；○3羧酸-酯的酯交换反应；○4酯和酯的酯交换反应；○5酰氯和醇的酯化反应；○6酸酐和醇的酯化反应。
[3]反应方程式如下：上述反应中，除酰氯与醇的反应外，大多属于平衡反应，其平衡常数与单体的性质有关，通常较低，要获得高分子量的聚酯，必须使反应副产物（水、醇、酸）等从聚合体系中排出，使反应平衡向有利于聚合反应的方向进行。
如果使用酰氯，由于酯化反应平衡常数大，通常可以看作是不平衡反应。
因此聚酯化反应可分为两大类：适于醇-羧酸、醇-酯、羧酸-酯等聚合体系的高温熔融聚合和适于酰氯等高活性单体的低温溶液聚合。
PET的合成主要有两种方法，一是对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇的酯交换法，简称DMT法，二是对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)的直接酯化，简称PTA法。
此外，对苯二甲酸与环氧乙烷(EO)直接酯化法只在日本有工业化规模的装置，此法具有易燃、易爆、有毒等缺点，目前已被前两种方法替代。
另外还有碳酸乙烯酯和DMT酯交换耦合法。
[4]酯交换法和直接酯化法的合成流程见图2.1。
图 2.1 PET的合成流程图2.1 酯交换法（DMT）由于早期难以获得高纯度的对苯二甲酸（PTA），不易控制摩尔比。
且PTA在常用的溶剂中溶解困难，难以用精馏、结晶等方法来精制，受热时又有升华和脱羧的现象发生。
因此，工业上一般先使对苯二甲酸甲酯化，得到对苯二甲酸二甲酯（DMT），然后和乙二醇（EG）通过酯交换和缩聚的方法来制备PET。
（1）甲酯化先将对苯二甲酸和甲醇反应，制成易于精制的对苯二甲酸二甲酯（DMT），这一阶段，使苯甲酸一类官能团反应完毕。
（2）酯交换在150~200℃条件下，使对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应，生成对苯二甲酸羟乙酯（BHET）和少量低聚物。
两原料的实际摩尔比为1:2.4，用醋酸镉(CH3COO)2Cd作催化剂。
甲醇的馏出，使反应平衡向右移动。
（3）缩聚在260~290℃和催化剂三氧化二锑（Sb2O3）的存在下，对苯二甲酸羟乙酯经过自缩聚，末端羟基和末端酯基发生酯交换脱去乙二醇，得到产物PET。
借真空度和高温，不断抽出乙二醇，以逐步提高聚合度。
因为此缩聚过程温度高于涤纶熔点（258℃），所以属于熔融缩聚。
[5]在甲酯化和酯交换阶段，并不考虑两原料的摩尔比。
在缩聚阶段，反应产生的乙二醇打破平衡，自然地调节两官能团的摩尔比，使乙二醇适当过量，封锁分子两端，以达到预定聚合度。
乙二醇如不除去，当反应达到平衡时，反应程度很低（约<0.7），产物的分子量也很低（X n≈3）。
DMT法分间歇法和连续法两种工艺。
间歇式酯交换工艺是将DMT和EG同时加入反应釜进行酯交换，然后将反应产物对苯二甲酸乙二酯转移至缩聚釜中进行缩聚（两釜工艺），得到最终产物。
连续式聚合包括连续酯交换和连续缩聚两个部分，在常压下连续进行，在酯交换反应初期，由于生成物较少，体系中粘度较低，甲醇容易排出，故平衡体系可以向酯化方向移动。
在反应后期，随着生成物浓度增大，体系粘度增大，为了便于甲醇溢出及活化相同的传质和传热过程，在立式酯交换器上采用鼓泡形式泡罩塔，而卧式和串联的酯交换器采用机械搅拌装置。
[6]PET的缩聚除了液相缩聚，还有固相缩聚。
固相缩聚生产高相对分子质量PET的方法是将相对分子质量较低的PET预聚体粒子加热至其玻璃化温度以上、熔点以下，在真空或惰性气体保护下，聚合物链末端基有足够的活性进行缩聚反应，使相对分子质量提高。
缩聚反应的控制机理和缩聚反应的影响因素，不仅有利于优化工艺参数，还有利于提高产品的质量。
[7]2.2 直接酯化法(PTA)自20世纪60年代美国阿莫克（Aramco ）公司开发了对二甲苯的空气氧化,并精制得到高纯度的对苯二甲酸工艺后，直接酯化法便得到迅速发展,成为与酯交换法相媲美的一种重要合成方式。
聚合反应过程分为两个阶段，第一阶段为对苯二甲酸和过量的乙二醇（约1:1.1~1.4）直接酯化，反应在常压或加压下230~270℃进行，反应时间为40～60min 。
同时除去酯化反应生成的水，反应产物为低聚物，酯化度达98%以上。
由于PTA 中的H +对酯化反应的动态平衡具有催化作用,使反应平衡自动向酯化方向移动，因此一般不需要专门的催化剂即可达到较高转化率。
在第二阶段，利用两个β-羟基乙酯基之间发生缩聚并脱去一分子的乙二醇来得到PET 产物（均聚合度约为200），其反应速度较慢，Sb 2O 3是有效的催化剂，缩聚反应的反应时间至少为2小时，第一阶段：第二阶段：这个反应的速率常数较小，因此在反应过程中还须尽快地除去反应所生成的乙二醇，打破反应平衡，促使反应继续向右进行，否则不但会影响反应速度，而且聚合度也提不高。
因此缩聚过程要求在真空下进行，特别是缩聚后期要求在高真空度下进行，同时应尽量增加蒸发表面积。
直接酯化法与酯交换法相比，优势有三：○1所需的原材料费用低，同样生产1公斤PET ，酯交换法需要DMT 的理论值为1.01公斤，而直接酯化法所需要PTA 的理论值仅为0.865+CH 2CH 2O C O CH 2CH 2OH O C O HO x y CH 2CH 2O C O CH 2CH 2OH O C O HO n+HOCH 2CH 2OH CH 2CH 2O C O CH 2CH 2OH O C O HO +2CH 2OH CH 2OH COOH COOH +2 H 2O HOCH 2CH 2O C O CH 2CH 2OH O C O 2~5聚体公斤，直接酯化法对原料的理论需求量少14%。
○2从工艺上看，由于直接酯化过程并不产生甲醇，所以可省去甲醇的回收设备，也可以用于生产高粘度聚酯。
○3直接酯化反应可以不用催化剂，制备的PET热稳定性好。
总之，直接酯化法流程缩短，投资降低，反应设备效率增加，生产较安全，这些优点使直接酯化法比酯交换法更先进。
自20世纪80年代起已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。
我国已在翔鹭石化企业有限公司、珠海碧阳化工有限公司和中国石化仪征化纤股份有限公司等地建成大型PTA装置。
为了进一步缩短工艺流程，在生产集成化的基础上，研究人员把聚酯生产过程与PTA 生产过程进行整合，把PTA浆料配制工序与PTA生产工序合并，甚至更进一步把酯化工序放在PTA生产过程中进行，来提高反应效率。
2.3 PTA和EO加成法对苯二甲酸和环氧乙烷的加成反应制备对苯二甲酸双β-羟乙酯，从反应式上看该法是最简单的方法，不需要将环氧乙烷制成乙二醇。
但是在实践中会遇到许多困难，因为容易生成许多副产物，包括环氧乙烷聚合成聚醚和聚醚与对苯二甲酸的反应产物，使醚键引入聚酯链中，降低聚酯的熔融温度。
日本过去曾用此法进行过PTA生产，但由于此法具有易燃、易爆、有毒等缺点，目前已被淘汰，这里不再赘述。
3 PET的合成机理3.1 酯交换机理酯交换反应的机理是，当用某金属化合物（以锌为例）作催化剂时，随着水的添加量的增加，酯交换反应速度显著下降。