聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶树脂)的制备:实验原理

聚对苯二甲酸乙二醇酯即涤纶(PET),有时也称聚酯,常温下具有优良的机械性能和耐磨性能,耐酸碱及多种有机溶剂,吸湿性小,电绝缘性好。涤纶除可制作纺织品外,还可制作帘子线、化工滤布、电影胶片、录音磁带的片基、光盘基材、耐热绝热漆、轴承、齿轮等。

工业上制造涤纶树脂的主要方法如下:

1.酯交换法

反应分两步进行。第一步将1∶2.5(物质的量比)的对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)加入酯交换反应器,以锰、锌、钙或钴等的乙酸盐为催化剂,于150~210℃进行酯交换反应。当馏出的甲醇量为理论量的85%~90%时,可认为酯交换反应完毕,生成对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)。第二步,以Sb 为催化剂,BHET于270~280℃进行熔融缩聚,为排出小分子,反应在66~133 Pa的真空条件下进行,得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

2.直接酯化法

通常将对苯二甲酸(TPA)与乙二醇(EG)配成浆状物,加入酯化反应器中。在催化剂作用下,加压或常压下,于220~240℃直接酯化,生成BHET。BHET在高温、高真空条件下,熔融缩聚合成PET。

3.环氧乙烷加成法

对苯二甲酸(TPA)和环氧乙烷(EO)反应,直接合成BHET,再缩聚得到聚合物。该方法通常需要EO过量较多,反应温度为100~130℃,反应压力为1.96~2.94 MPa,使用的催化剂通常为脂肪胺或季铵盐。

本实验采用酯交换法制备PET。

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