Polybutylentereftalat (PBT) är en högpresterande termoplastisk polyester som ofta används inom sektorer som elektronik, elektriska apparater, biltillverkning och maskiner. Produktionsprocessen för polybutylentereftalat beskrivs i detalj nedan.
Råmaterialberedning
De primära råvarorna för framställning av polybutylentereftalat är tereftalsyra (PTA) och 1,4-butandiol (BDO). PTA är ett vitt kristallint fast ämne eller pulver som kräver hög renhet, vanligtvis överstigande 99 %. BDO är en färglös, trögflytande vätska; dess kvalitet och renhet måste också säkerställas för att underlätta den efterföljande reaktionen. Innan produktionen påbörjas genomgår råvarorna rigorösa kvalitetstester och förbehandling för att avlägsna föroreningar och fukt.
Direkt förestringsproduktionsprocess
1. Förestringsreaktion
PTA och BDO laddas i en förestringsreaktor vid ett specifikt molförhållande (typiskt varierande från 1:1,1 till 1:1,5). Inuti reaktorn genomgår PTA och BDO förestring i närvaro av en katalysator för att producera bis(4-hydroxibutyl)tereftalat (BHBT) och vatten. Vanliga katalysatorer inkluderar titan-baserade och antimon-baserade typer; titanbaserade katalysatorer gynnas för sin höga aktivitet och snabba reaktionshastigheter. Reaktionstemperaturen hålls i allmänhet mellan 220 grader och 250 grader, med trycket vid atmosfäriska eller svagt positiva nivåer. Under hela reaktionen destilleras det producerade vattnet av kontinuerligt för att driva reaktionen framåt.
2. Polykondensationsreaktion
BHBT erhållen från förestringssteget överförs till en polykondensationsreaktor. Under förhållanden med hög temperatur (240–260 grader) och högt vakuum (under 100 Pa) genomgår BHBT polykondensation för att bilda polybutylentereftalat och 1,4-butandiol. När reaktionen fortskrider ökar molekylvikten hos polymeren gradvis. Små mängder stabilisatorer och antioxidanter tillsätts vanligtvis för att förbättra reaktionshastigheten och polymerkvaliteten. Polykondensationsreaktionen kräver en relativt lång varaktighet, vanligtvis från 2 till 4 timmar.
3. Efter-bearbetning
När polykondensationsreaktionen har slutförts extruderas polymersmältan från reaktorn och genomgår efter-bearbetningssteg-såsom kylning och pelletisering-för att ge polybutylentereftalat (PBT) pellets. Kylning uppnås vanligtvis via vatten eller luft för att snabbt stelna polymersmältan. En pelletiserare skär de kylda polymersträngarna till enhetliga pellets, vilket underlättar lagring och transport.
Transesterifieringsproduktionsprocess
1. Transesterifieringsreaktion
Transesterifieringsprocessen använder dimetyltereftalat (DMT) och 1,4-butandiol som råmaterial. DMT och 1,4-butandiol laddas in i transesterifieringsreaktorn i specifika proportioner, där reaktionen fortskrider i närvaro av en katalysator (såsom ett acetat). Reaktionstemperaturen hålls i allmänhet mellan 180 grader och 220 grader; metanol genereras som en biprodukt. Kontinuerlig destillation av metanolen driver reaktionen mot bildning av bis(4-hydroxibutyl)tereftalat.
2. Polykondensering och efter-bearbetning
De efterföljande polykondensations- och efter-bearbetningsstegen för bis(4-hydroxibutyl)tereftalatet som erhålls via transförestring är i huvudsak desamma som i den direkta förestringsprocessen. Polykondensation utförs under hög-temperatur och högvakuum, följt av kylning och pelletisering för att erhålla den slutliga produkten.
Jämförelse av de två produktionsprocesserna
Den direkta förestringsprocessen erbjuder fördelarna med relativt låga råmaterialkostnader (med tereftalsyra), färre reaktionssteg och hög produktionseffektivitet. Det kräver dock hög råmaterialrenhet och kräver rigorösa reaktionsförhållanden. Transesterifieringsprocessen drar fördel av relativt milda reaktionsförhållanden och lägre krav på råmaterialrenhet. Omvänt förlitar den sig på den dyrare DMT och genererar metanol som en biprodukt, vilket kräver återhämtning och behandling.