Polybutylenterephthalat (PBT) er en højtydende termoplastisk polyester, der er meget udbredt i sektorer som elektronik, elektriske apparater, bilfremstilling og maskiner. Produktionsprocessen for polybutylenterephthalat er detaljeret nedenfor.
Forberedelse af råvarer
De primære råmaterialer til fremstilling af polybutylenterephthalat er terephthalsyre (PTA) og 1,4-butandiol (BDO). PTA er et hvidt krystallinsk fast stof eller pulver, der kræver høj renhed - typisk over 99%. BDO er en farveløs, tyktflydende væske; dets kvalitet og renhed skal også sikres for at lette den efterfølgende reaktion. Før produktionen påbegyndes, gennemgår råmaterialerne streng kvalitetstest og forbehandling for at fjerne urenheder og fugt.
Direkte esterificeringsproduktionsproces
1. Esterificeringsreaktion
PTA og BDO fyldes i en esterificeringsreaktor i et specifikt molforhold (typisk fra 1:1,1 til 1:1,5). Inde i reaktoren gennemgår PTA og BDO esterificering i nærværelse af en katalysator til fremstilling af bis(4-hydroxybutyl)terephthalat (BHBT) og vand. Almindelige katalysatorer omfatter titanium-baserede og antimon-baserede typer; titanium-baserede katalysatorer foretrækkes for deres høje aktivitet og hurtige reaktionshastigheder. Reaktionstemperaturen holdes generelt mellem 220 grader og 250 grader, med trykket holdt på atmosfæriske eller svagt positive niveauer. Under hele reaktionen afdestilleres det producerede vand kontinuerligt for at drive reaktionen fremad.
2. Polykondensationsreaktion
BHBT opnået fra esterificeringstrinnet overføres til en polykondensationsreaktor. Under betingelser med høj temperatur (240-260 grader) og højvakuum (under 100 Pa) gennemgår BHBT polykondensation for at danne polybutylenterephthalat og 1,4-butandiol. Efterhånden som reaktionen skrider frem, stiger polymerens molekylvægt gradvist. Små mængder stabilisatorer og antioxidanter tilsættes typisk for at øge reaktionshastigheden og polymerkvaliteten. Polykondensationsreaktionen kræver en relativt lang varighed, generelt i området fra 2 til 4 timer.
3. Efter-behandling
Efter afslutning af polykondensationsreaktionen ekstruderes polymersmelten fra reaktoren og gennemgår efter-behandlingstrin-såsom afkøling og pelletisering-for at give polybutylenterephthalat (PBT) pellets. Afkøling opnås normalt via vand eller luft for hurtigt at størkne polymersmelten. En pelletizer skærer de afkølede polymertråde til ensartede pellets, hvilket letter opbevaring og transport.
Transesterificering produktionsproces
1. Transesterificeringsreaktion
Transesterificeringsprocessen anvender dimethylterephthalat (DMT) og 1,4-butandiol som råmaterialer. DMT og 1,4-butandiol fyldes i transesterificeringsreaktoren i specifikke forhold, hvor reaktionen forløber i nærværelse af en katalysator (såsom et acetat). Reaktionstemperaturen holdes generelt mellem 180 grader og 220 grader; methanol dannes som et biprodukt. Kontinuerlig destillation af methanol driver reaktionen mod dannelsen af bis(4-hydroxybutyl)terephthalat.
2. Polykondensering og efter-behandling
De efterfølgende polykondensations- og efter-behandlingstrin for bis(4-hydroxybutyl)terephthalatet opnået via transesterificering er i det væsentlige de samme som dem i den direkte forestringsproces. Polykondensering udføres under høje-temperatur- og højvakuumbetingelser, efterfulgt af afkøling og pelletisering for at opnå det endelige produkt.
Sammenligning af de to produktionsprocesser
Den direkte esterificeringsproces giver fordelene ved relativt lave råmaterialeomkostninger (ved anvendelse af terephthalsyre), færre reaktionstrin og høj produktionseffektivitet. Det kræver dog høj råmaterialerenhed og indebærer strenge reaktionsbetingelser. Transesterificeringsprocessen drager fordel af relativt milde reaktionsbetingelser og lavere krav til råmaterialets renhed. Omvendt er den afhængig af den dyrere DMT og genererer methanol som et biprodukt, hvilket nødvendiggør genopretning og behandling.