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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的催化劑。但是實驗發(fā)現(xiàn),乙酸銻對合成反應體系的催化活性較低,當HD的添加量比(占總醇量數(shù))達到20%時,聚合反應就不能進行。為催化劑對合成反應的影響,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合催化體系。
1、酯化反應工藝
PTA與HD的酯化反應需要在液相中進行,但PTA在該醇中的溶解度低,絕大部分的PTA以固態(tài)顆粒存在于反應體系中,使得酯化反應速度慢,反應時間長。為了使酯化反應具有相應的反應速度,須通過升溫和加壓來實現(xiàn)。但是,酯化反應溫度升高和操作壓力增加都會使聚合物中的副產物增多,對產品的品質造成背面影響。對酯化反應采取升溫和加壓操作,酯化時間縮短,但是酯化出水變渾濁,因此酯化反應的溫度較好不超過240℃。
2、縮聚反應工藝
低真空時間
在酯化反應結束后進入預縮聚階段,此時向反應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聚物的階段,一般根據(jù)小分子物排出快慢控制低真空時間。制備PET過程中,通??刂频驼婵諘r間為20min,但是HD的凝固點為42℃,常溫下為固體狀態(tài),因此在低真空時間短而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)生嚴重堵塞現(xiàn)象,影響縮聚反應順利進行,需要適當延長低真空時間,并給予相應的保溫。
壓力
在低真空結束后進入高真空階段,這個時候壓力的高低是決定實驗是否成功的非常重要的因素。壓力高低是決定實驗成敗的一個關鍵因素,因此實驗之前較好先調試系統(tǒng)壓力,以實驗時壓力在70Pa以下。
縮聚反應溫度
據(jù)反應動力學,提高縮聚反應溫度,將使鏈增長的反應速度加快。但是,反應溫度對產品的色相也是重要影響因素。這是因為縮聚反應是可逆平衡的逐步反應,縮聚反應的同時會存在副反應。從副反應考慮,溫度過高,除了使大分子裂解反應加速外,還可使生成環(huán)狀低聚物以及端羧基、端醛基等反應加速,使后期產物共聚酯色澤變差。另外,在反應的后期,在高溫下聚酯的熱降解,熱氧化降解等副反應占主體地位,隨著反應時間的延長,聚合物顏色變差。本研究中除改變縮聚反應溫度外,控制其他工藝條件相同,在軸攪拌功率達到較大時,考察聚合物的色相與縮聚反應溫度和反應時間的關系。
隨著縮聚反應溫度的提高,縮聚反應時間縮短,但反應溫度超過282℃時,聚合物顏色變差。但是溫度低,反應時間延長,色相也不好。據(jù)此得出本研究中較佳反應溫度為(278±2)℃。
(1)在5L反應釜中,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。