Polibutilen tereftalat (PBT) je visoko{0}}termoplastični poliester koji se široko koristi u sektorima kao što su elektronika, električni uređaji, proizvodnja automobila i strojeva. Proces proizvodnje polibutilen tereftalata detaljno je opisan u nastavku.
Priprema sirovina
Primarne sirovine za proizvodnju polibutilen tereftalata su tereftalna kiselina (PTA) i 1,4-butandiol (BDO). PTA je bijela kristalna krutina ili prah koji zahtijeva visoku čistoću - obično prelazi 99%. BDO je bezbojna, viskozna tekućina; njegova kvaliteta i čistoća također se moraju osigurati kako bi se olakšala kasnija reakcija. Prije početka proizvodnje, sirovine se podvrgavaju rigoroznom testiranju kvalitete i prethodnoj obradi kako bi se uklonile nečistoće i vlaga.
Proizvodni proces izravne esterifikacije
1. Reakcija esterifikacije
PTA i BDO se pune u reaktor za esterifikaciju u specifičnom molarnom omjeru (obično u rasponu od 1:1,1 do 1:1,5). Unutar reaktora, PTA i BDO prolaze kroz esterificiranje u prisutnosti katalizatora za proizvodnju bis(4-hidroksibutil) tereftalata (BHBT) i vode. Uobičajeni katalizatori uključuju vrste na bazi-titana i-antimona; katalizatori na bazi titana omiljeni su zbog svoje visoke aktivnosti i brze reakcije. Reakcijska temperatura općenito se održava između 220 i 250 stupnjeva, s tlakom koji se održava na atmosferskim ili blago pozitivnim razinama. Tijekom reakcije, proizvedena voda kontinuirano se destilira kako bi se reakcija pokrenula.
2. Reakcija polikondenzacije
BHBT dobiven iz faze esterifikacije prenosi se u polikondenzacijski reaktor. U uvjetima visoke temperature (240-260 stupnjeva) i visokog vakuuma (ispod 100 Pa), BHBT prolazi kroz polikondenzaciju da bi se formirao polibutilen tereftalat i 1,4-butandiol. Kako reakcija napreduje, molekularna težina polimera postupno raste. Male količine stabilizatora i antioksidansa obično se dodaju kako bi se povećala brzina reakcije i kvaliteta polimera. Reakcija polikondenzacije zahtijeva relativno dugo trajanje, općenito u rasponu od 2 do 4 sata.
3. Naknadna-obrada
Nakon dovršetka reakcije polikondenzacije, talina polimera se istiskuje iz reaktora i podvrgava se -koracima naknadne obrade-kao što su hlađenje i peletiranje-da bi se dobile polibutilen tereftalat (PBT) pelete. Hlađenje se obično postiže vodom ili zrakom kako bi se talina polimera brzo skrutila. Peletizator reže ohlađene niti polimera u jednolike kuglice, olakšavajući skladištenje i transport.
Proizvodni proces transesterifikacije
1. Reakcija transesterifikacije
Proces transesterifikacije koristi dimetil tereftalat (DMT) i 1,4-butandiol kao sirovine. DMT i 1,4-butandiol se pune u reaktor za transesterifikaciju u određenim omjerima, gdje se reakcija odvija u prisutnosti katalizatora (kao što je acetat). Temperatura reakcije općenito se održava između 180 stupnjeva i 220 stupnjeva; kao nusprodukt nastaje metanol. Kontinuirana destilacija metanola pokreće reakciju prema stvaranju bis(4-hidroksibutil) tereftalata.
2. Polikondenzacija i naknadna-obrada
Naknadna polikondenzacija i stupnjevi post{0}}obrade za bis(4-hidroksibutil) tereftalat dobiven transesterifikacijom u biti su isti kao oni u postupku izravne esterifikacije. Polikondenzacija se provodi pri visokoj-temperaturi i uvjetima visokog vakuuma, nakon čega slijedi hlađenje i peletiranje kako bi se dobio konačni proizvod.
Usporedba dvaju proizvodnih procesa
Izravni proces esterifikacije nudi prednosti relativno niskih troškova sirovina (koristeći tereftalnu kiselinu), manje koraka reakcije i visoku učinkovitost proizvodnje. Međutim, zahtijeva visoku čistoću sirovina i uključuje rigorozne reakcijske uvjete. Proces transesterifikacije ima koristi od relativno blagih reakcijskih uvjeta i nižih zahtjeva čistoće sirovina. Suprotno tome, oslanja se na skuplji DMT i stvara metanol kao nusproizvod, što zahtijeva oporavak i obradu.