聚酯纤维精选课件.ppt

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1、关于聚酯纤维第一页，本课件共有178页 聚酯纤维具有一系列聚酯纤维具有一系列优点优点：1 1、断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优、断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热和耐光性好。异，耐热和耐光性好。2 2、熔点约、熔点约255255，玻璃化温度约，玻璃化温度约7070，形状稳定，织，形状稳定，织物具有洗可穿性。物具有洗可穿性。3 3、具有优秀的阻抗性、具有优秀的阻抗性(诸如，抗有机溶剂、肥皂、洗涤诸如，抗有机溶剂、肥皂、洗涤剂、漂白液、氧化剂剂、漂白液、氧化剂)以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定。稳定。4 4、原料丰富、廉价、生产过程简单

2、。、原料丰富、廉价、生产过程简单。第二页，本课件共有178页 缺点缺点：1 1、染色性差、吸湿性低、易积累静电、易起球、染色性差、吸湿性低、易积累静电、易起球 .2 2、用作帘子线时与橡胶的粘接性差、用作帘子线时与橡胶的粘接性差 改性方法改性方法分为两类分为两类:1 1、化学改性化学改性2 2、物理改性物理改性 聚酯纤维的品种多样性的确令人惊叹，它的应用面很广聚酯纤维的品种多样性的确令人惊叹，它的应用面很广泛，到目前为止可以说是举世无双的。泛，到目前为止可以说是举世无双的。第三页，本课件共有178页聚酯纤维中常用的英文缩写：聚酯纤维中常用的英文缩写：PETPET聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二

3、酯酯Polyethlene terephthalatePolyethlene terephthalateTPATPA对苯二甲酸对苯二甲酸terephthalicterephthalicDMTDMT对苯二甲酸二甲酯对苯二甲酸二甲酯Dimethyl terephthalateDimethyl terephthalateEGEG乙二醇乙二醇Ethylene glycolEthylene glycolBHETBHET对苯二甲酸乙二酯对苯二甲酸乙二酯Bishydroxyethyl Bishydroxyethyl terephthalateterephthalateEOEO环氧乙烷环氧乙烷Ethylene

4、 oxideEthylene oxide第四页，本课件共有178页一、对苯二甲酸及乙二醇的制备一、对苯二甲酸及乙二醇的制备1.1.对苯二甲酸及对苯二甲酸二甲酯的制备对苯二甲酸及对苯二甲酸二甲酯的制备目前工业制取对苯二甲酸及其二甲酯的方法主要有目前工业制取对苯二甲酸及其二甲酯的方法主要有 高温氧化法、高温氧化法、低温氧化法低温氧化法 氧化酯化法氧化酯化法。第二节第二节 聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯第五页，本课件共有178页 (1)(1)高温氧化法高温氧化法：此法以醋酸为溶剂，醋酸钴或醋酸锰为催化剂，溴化物为促进剂，在高温此法以醋酸为溶剂，醋酸钴或醋酸锰为催化剂，溴化物为促进剂，在高温下以

5、对二甲苯为原料，经空气液相氧化将对二甲苯一步氧化为对苯二甲酸：下以对二甲苯为原料，经空气液相氧化将对二甲苯一步氧化为对苯二甲酸：优点优点：反应快、流程简单，收率在：反应快、流程简单，收率在9090以上，适合大以上，适合大型化生产，是目前应用最广泛的方法。型化生产，是目前应用最广泛的方法。缺点缺点：设备腐蚀严重，：设备腐蚀严重，反应温度较高，并需用溴化物作促进剂。反应温度较高，并需用溴化物作促进剂。Co(CH3COO)2KBrMn(CH3COO)2 160230 oC1.53.0MPaCH3CH3+3O2COOHCOOH+2H2O第六页，本课件共有178页 (2)(2)低温氧化法低温氧化法：此法

6、以醋酸为溶剂，以此法以醋酸为溶剂，以甲乙酮为促进剂甲乙酮为促进剂，醋酸钴为催，醋酸钴为催化剂，在化剂，在130130、1.5MPa1.5MPa压力下，以纯氧为氧化剂，用对压力下，以纯氧为氧化剂，用对二甲苯制对苯二甲酸。二甲苯制对苯二甲酸。优点：反应温度、压力较低，操作简便，产品纯度优点：反应温度、压力较低，操作简便，产品纯度高，收率亦高；高，收率亦高；缺点：需用氧化促进剂且副产品醋酸需专门处理，反缺点：需用氧化促进剂且副产品醋酸需专门处理，反应时间长，动力消耗大。应时间长，动力消耗大。第七页，本课件共有178页 (3)(3)氧化酯化法氧化酯化法:此法用对二甲苯分步氧化、酯化，直接制取对苯二甲酸

7、二此法用对二甲苯分步氧化、酯化，直接制取对苯二甲酸二甲酯。甲酯。优点：不必分步制取优点：不必分步制取TPATPA和和DMTDMT，而是将氧化和酯化，而是将氧化和酯化过程两步合并，故称氧化合并酯化法。此法反应不需用过程两步合并，故称氧化合并酯化法。此法反应不需用醋酸作溶剂，反应条件温和；醋酸作溶剂，反应条件温和；缺点：反应收率偏低，仅为缺点：反应收率偏低，仅为8585左右，对二甲苯单左右，对二甲苯单耗大。耗大。第八页，本课件共有178页 2.2.乙二醇的制备乙二醇的制备 生产生产PETPET纤维用乙二醇纤维用乙二醇(EG)(EG)，通常可用两种方法制备：，通常可用两种方法制备：(1)(1)环氧乙

8、烷环氧乙烷(EO)(EO)水解法水解法：优点：所得优点：所得EGEG纯度高，纯度高，缺点：缺点：EOEO容易着火、爆炸、贮存和运输困难。容易着火、爆炸、贮存和运输困难。第九页，本课件共有178页 此外还有此外还有二氯乙烷水解法二氯乙烷水解法等。等。粗制的粗制的EGEG，需经进一步精制提纯。，需经进一步精制提纯。(2)(2)氯乙醇水解法：氯乙醇水解法：第十页，本课件共有178页 对苯二甲酸乙二酯的制备方法主要有三种：对苯二甲酸乙二酯的制备方法主要有三种：酯交换法酯交换法 （间接法）（间接法）Transesterification 直接酯化法直接酯化法Direct esterification 直

9、接加成法直接加成法Direct Addition二、对苯二甲酸乙二酯的制备二、对苯二甲酸乙二酯的制备 （直接法）（直接法）见图见图3-13-1。第十一页，本课件共有178页图图3-1 PET3-1 PET纤维生产路线纤维生产路线 第十二页，本课件共有178页 1.1.酯交换法酯交换法 (1)(1)酯交换原理酯交换原理：纯对苯二甲酸二甲酯与乙二醇反应可生：纯对苯二甲酸二甲酯与乙二醇反应可生成对苯二甲酸乙二酯成对苯二甲酸乙二酯(BHET)(BHET)，释出甲醇。酯交换反应是在催，释出甲醇。酯交换反应是在催化剂（化剂（MnMn、ZnZn、CoCo、MgMg等的醋酸盐）存在下加热至等的醋酸盐）存在下加

10、热至150150220220进行的均相反应，乙二醇与对苯二甲酸二甲酯中的甲进行的均相反应，乙二醇与对苯二甲酸二甲酯中的甲氧基氧基(OCH(OCH3 3)交换，生成交换，生成BHETBHET，被取代的甲氧基和乙二醇，被取代的甲氧基和乙二醇中的氢结合生成甲醇，其反应式如下中的氢结合生成甲醇，其反应式如下：COOCH3CH3OOC COOCH2CH2OHHOCH2CH2OOC+2CH3OH+2HOCH2CH2OH第十三页，本课件共有178页 上述反应本质上相似于酯化反应或皂解反应，是一上述反应本质上相似于酯化反应或皂解反应，是一个个可逆平衡反应可逆平衡反应。为使正反应程度尽量完全，生产上通常采。为使

11、正反应程度尽量完全，生产上通常采用用增加反应物浓度增加反应物浓度和和减少生成物浓度减少生成物浓度两种方法。因此，两种方法。因此，在酯交换反应的配比中加入在酯交换反应的配比中加入过量的乙二醇过量的乙二醇；或者把所生；或者把所生成的成的甲醇从体系中排除甲醇从体系中排除，从而抑制逆反应。生产中为了增，从而抑制逆反应。生产中为了增加加BHETBHET的收率，通常将以上两种方法同时采用即加入过的收率，通常将以上两种方法同时采用即加入过量的量的EGEG，并从体系中排除反应副产物甲醇。，并从体系中排除反应副产物甲醇。第十四页，本课件共有178页 酯交换反应过程中可发生酯交换反应过程中可发生副反应副反应：生成

12、低聚物生成低聚物，它们可能是二聚、三聚或四聚体，利用熔点不，它们可能是二聚、三聚或四聚体，利用熔点不同，可将这些低聚体分离；同，可将这些低聚体分离；生成对苯二甲酸甲乙酯生成对苯二甲酸甲乙酯，这是缩聚反应的链转移剂，会，这是缩聚反应的链转移剂，会使使BHETBHET的缩聚反应终止，致使的缩聚反应终止，致使PETPET的聚合度下降；的聚合度下降；生成环状低聚物生成环状低聚物，这些环状低聚物会影响，这些环状低聚物会影响BHETBHET的缩聚的缩聚反应，使反应，使PETPET的相对分子质量下降，熔点波动；的相对分子质量下降，熔点波动；生成二甘醇生成二甘醇，使，使PETPET熔点下降，颜色发黄，树脂质量

13、下降，熔点下降，颜色发黄，树脂质量下降，纺丝困难；纺丝困难；生成乙醛生成乙醛，它是，它是BHETBHET缩聚过程的链终止剂，使缩聚过程的链终止剂，使PETPET相对分相对分子质量降低，此外醛类又是发色基团，会使切片变黄。子质量降低，此外醛类又是发色基团，会使切片变黄。第十五页，本课件共有178页 （2 2）间歇法酯交换工艺间歇法酯交换工艺：间歇法酯交换一般是与间歇缩聚相配套，工艺流程比间歇法酯交换一般是与间歇缩聚相配套，工艺流程比较简单，主机只有一台酯交换釜和一台缩聚釜较简单，主机只有一台酯交换釜和一台缩聚釜(见图见图332)2)。间歇法酯交换生产操作简单，对于改性间歇法酯交换生产操作简单，对

14、于改性PETPET或变换生或变换生产品种较为方便。产品种较为方便。第十六页，本课件共有178页图图3-23-2间歇法酯交换缩聚工艺流程图间歇法酯交换缩聚工艺流程图 第十七页，本课件共有178页 工艺流程：如图工艺流程：如图3-23-2。a.a.原原料料DMTDMT、EGEG以以及及配配制制好好的的催催化化剂剂等等经经计计量量后后加加入入酯酯交交换釜换釜;b.b.甲甲醇醇相相阶阶段段:升升温温到到200200，酯酯交交换换反反应应生生成成的的甲甲醇醇经经酯酯交交换换釜釜上上部部的的蒸蒸馏馏塔塔馏馏出出，当当甲甲醇醇馏馏出出量量达达到到理理论论生生成成量量(按按理理论论计计算算，每每吨吨DMTDM

15、T生生成成甲甲醇醇约约417417升升)的的9090时时，认认为为酯交换反应结束。酯交换反应通常在常压下进行。酯交换反应结束。酯交换反应通常在常压下进行。c.c.乙乙二二醇醇相相阶阶段段:物物料料继继续续升升温温，蒸蒸出出多多余余的的EGEG，并并进进行行初初期缩聚反应，反应程度根据蒸出的期缩聚反应，反应程度根据蒸出的EGEG量来确定。量来确定。酯酯交交换换过过程程蒸蒸出出的的甲甲醇醇或或EGEG蒸蒸汽汽，先先后后经经蒸蒸馏馏塔塔和和冷冷凝凝器器冷凝冷凝，收集的，收集的粗甲醇粗甲醇或或粗粗EGEG，送去蒸馏，送去蒸馏提纯提纯后后回收回收再用。再用。第十八页，本课件共有178页 酯交换反应主要工

16、艺参数的讨论酯交换反应主要工艺参数的讨论：a.a.单体配料比：按理论计算，酯交换反应的配料比为单体配料比：按理论计算，酯交换反应的配料比为DMTDMT：EGEG1 1：2(2(摩尔比摩尔比)。但为了增加。但为了增加BHETBHET收率，必须收率，必须使用使用过量的过量的EGEG，通常，通常DMTDMT：EGEG1 1：2.32.32.52.5。EG量过少：量过少：未反应的未反应的DMT被带入缩聚阶段进行酯交换反被带入缩聚阶段进行酯交换反应，会生成低聚物而堵塞管道，并影响应，会生成低聚物而堵塞管道，并影响PET的聚合度的聚合度EG量偏多量偏多：过量的：过量的EG会自聚生成多缩乙二醇，并嵌入会自聚

17、生成多缩乙二醇，并嵌入PET的大分子链中，影响的大分子链中，影响PET的结构规整性，使大分子的结构规整性，使大分子链柔性增加，熔点降低，亦会增加链柔性增加，熔点降低，亦会增加EG的回收量，而增的回收量，而增加生产成本。加生产成本。第十九页，本课件共有178页 b.b.催化剂的种类和用量：催化剂的种类和用量：酯交换催化剂应也是缩聚反应的催化剂酯交换催化剂应也是缩聚反应的催化剂。目前大多采用。目前大多采用锰、钴、锌、镁、钙等盐类锰、钴、锌、镁、钙等盐类(醋酸盐或氯化物醋酸盐或氯化物)作为酯交换作为酯交换反应的催化剂。催化剂用量一般在反应的催化剂。催化剂用量一般在0.050.05(对对DMTDMT重

18、量重量)左右。左右。第二十页，本课件共有178页 c.c.反应温度：反应温度：是吸热反应，温度过低，反应缓慢，适当提高温度有是吸热反应，温度过低，反应缓慢，适当提高温度有利于反应进行和甲醇蒸气排出，但温度过高，尤其在利于反应进行和甲醇蒸气排出，但温度过高，尤其在200200以上时，副反应显著，且以上时，副反应显著，且DMTDMT会升华而阻塞分馏柱，会升华而阻塞分馏柱，甚至产生气阻和液泛现象，使乙二醇和甲醇一起蒸出，物料甚至产生气阻和液泛现象，使乙二醇和甲醇一起蒸出，物料倒流。温度在甲醇相阶段控制在乙二醇沸点左右，即倒流。温度在甲醇相阶段控制在乙二醇沸点左右，即180180200200；在乙二醇

19、相阶段温度逐渐升高至；在乙二醇相阶段温度逐渐升高至230240230240。第二十一页，本课件共有178页 d.d.反应时间：反应时间：在生产中，甲醇相阶段约需在生产中，甲醇相阶段约需3h3h，乙二醇相阶段约需，乙二醇相阶段约需1.5h1.5h，总反应时间为，总反应时间为4 46h6h。e.e.酯交换率：酯交换率：酯交换率越高越好，一般要求在酯交换率越高越好，一般要求在9999以上，过低时缩聚以上，过低时缩聚的聚合度下降，影响成品质量。的聚合度下降，影响成品质量。第二十二页，本课件共有178页 (3)(3)连续酯交换工艺：连续酯交换工艺：连连续续酯酯交交换换反反应应中中，一一面面进进料料，一一

20、面面出出料料，物物料料在在连连续续流流动动和和搅搅拌拌过过程程中中完完成成酯酯交交换换反反应应。连连续续酯酯交交换换装装置置有有多多种种形形式式，如如多多个个带带搅搅拌拌的的立立式式反反应应釜釜串串联联式式，多多个个带带搅搅拌拌的的卧卧式式反反应应釜釜串串联联式式和和多多层层泡泡罩罩式式，但但这这些些装装置置都都是是根根据据反反应应物物浓浓度度的的变变化化，分分成成几几个个反反应器串联而成的。应器串联而成的。第二十三页，本课件共有178页 2 2直接酯化法直接酯化法 所所谓谓直直接接酯酯化化法法，就就是是TPATPA与与EGEG直直接接进进行行酯酯化化反反应应，一一步步法法制制得得BHETBH

21、ET。由由于于TPATPA在在常常态态下下为为无无色色针针状状结结晶晶或或无无定定形形粉粉末末，其其熔熔点点（425425）高高于于升升华华温温度度（300300），而而EGEG的的沸沸点点（197197）又又低低于于TPATPA的的升升华华温温度度。因因此此，直直接接酯酯化化体体系系为为固固相相TPATPA与与液液相相EGEG共共存存的的多多相相体体系系，酯酯化化反反应应只只发发生生在在已已溶溶解解于于EGEG中的中的TPATPA和和EGEG之间，反应式如下之间，反应式如下第二十四页，本课件共有178页 溶液中反应消耗的溶液中反应消耗的TPATPA，由随后溶解的，由随后溶解的TPATPA补充

22、。由于补充。由于TPATPA在在EGEG中的溶解度不大，所以在中的溶解度不大，所以在TPATPA全部溶解前，体系全部溶解前，体系中的液相为中的液相为TPATPA的饱和溶液，故酯化反应速度与的饱和溶液，故酯化反应速度与TPATPA浓度浓度无关，平衡向生成无关，平衡向生成BHETBHET方向进行，此时酯化反应为零方向进行，此时酯化反应为零级反应。级反应。直接酯化反应为吸热反应，但热效应较小，为直接酯化反应为吸热反应，但热效应较小，为4.18KJ/mol4.18KJ/mol。因此，升高温度，反应速度略有增加。因此，升高温度，反应速度略有增加。与酯交换法一样，直接酯化法亦有两种，一种为间歇与酯交换法一

23、样，直接酯化法亦有两种，一种为间歇法，另一种为连续法。目前工业生产多用连续法。法，另一种为连续法。目前工业生产多用连续法。第二十五页，本课件共有178页 3.3.直接加成法直接加成法 近近年年来来，化化学学工工作作者者们们正正致致力力于于用用环环氧氧乙乙烷烷(EO)(EO)代代替替乙乙二二醇醇直直接接合合成成BHETBHET的的工工作作。此此法法较较直直接接酯酯化化法法具具有有成成本本更更低、反应更快的优点。反应式如下：低、反应更快的优点。反应式如下：该反应副产物该反应副产物BHETBHET的双分子缩合物是一种胶状物，的双分子缩合物是一种胶状物，会影响精制与过滤，因而必须严格控制反应条件，减会

24、影响精制与过滤，因而必须严格控制反应条件，减少副反应的发生。少副反应的发生。H2COCH2 COOHHOOC+COOCH2CH2OHHOCH2CH2OOC第二十六页，本课件共有178页酯交换法：历史悠久，技术成熟，产品质量好而稳定，酯交换法：历史悠久，技术成熟，产品质量好而稳定，目前仍广泛采用，但其工艺过程长，设备多，投资大，目前仍广泛采用，但其工艺过程长，设备多，投资大，且需要大量甲醇，甲醇和乙二醇回收量大，增加设备和且需要大量甲醇，甲醇和乙二醇回收量大，增加设备和能量消耗。能量消耗。三种工艺路线各有特点比较三种工艺路线各有特点比较:第二十七页，本课件共有178页 直接酯化法：流程短，投资少

25、，效率高，无需使用直接酯化法：流程短，投资少，效率高，无需使用甲醇；乙二醇耗用量少，可简化回收过程和设备，减甲醇；乙二醇耗用量少，可简化回收过程和设备，减少环境污染，特别适合制造高聚合度少环境污染，特别适合制造高聚合度PETPET。缺点是。缺点是TPATPA和和EGEG在多相体系中反应，反应不易均匀，容易生成较多在多相体系中反应，反应不易均匀，容易生成较多二甘醇，影响二甘醇，影响PETPET的质量。近年来，研究开发的中纯度的质量。近年来，研究开发的中纯度TPATPA与与EGEG酯化制取酯化制取BHETBHET的工艺方法，省去的工艺方法，省去TPATPA的精制，的精制，缩短了生产过程，大大降低生

26、产成本，经济效益显著。缩短了生产过程，大大降低生产成本，经济效益显著。第二十八页，本课件共有178页 直接加成法：理论上最为合理。优点是生产过程直接加成法：理论上最为合理。优点是生产过程短，原料低廉，产品纯度高。但环氧乙烷沸点低短，原料低廉，产品纯度高。但环氧乙烷沸点低(10.7)(10.7)，常温下为气体，容易着火、爆炸，运输、贮，常温下为气体，容易着火、爆炸，运输、贮存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。第二十九页，本课件共有178页三、聚对苯二甲酸乙二酯的生产三、聚对苯二甲酸乙二酯的生产 1.生产原理生产原理用精制后的对苯二甲酸双羟乙酯在缩聚

27、反应催化剂和用精制后的对苯二甲酸双羟乙酯在缩聚反应催化剂和稳定剂缩聚反应，分离出乙二醇后即得聚对苯二甲酸乙二稳定剂缩聚反应，分离出乙二醇后即得聚对苯二甲酸乙二醇酯，其反应如下：醇酯，其反应如下：PET生产可采用间歇法缩聚和连续法缩聚。生产可采用间歇法缩聚和连续法缩聚。第三十页，本课件共有178页2.2.间歇法缩聚工艺间歇法缩聚工艺 (1)(1)工工艺艺流流程程：间间歇歇法法缩缩聚聚通通常常与与间间歇歇法法酯酯交交换换流流程程配配合合(见见图图32)32)。在在间间歇歇酯酯交交换换生生成成的的BHETBHET中中加加入入缩缩聚聚催催化化剂剂和和热热稳稳定定剂剂，并并经经高高温温(230(2302

28、40)240)常常压压蒸蒸出出EG(EG(实实际际是是常常压压缩缩聚聚)后后，用用NN2 2气气压压送送入入缩缩聚聚釜釜进进行行缩缩聚反应。聚反应。第三十一页，本课件共有178页两段控制两段控制:前段是低真空前段是低真空(余压约余压约5.3kPa)5.3kPa)缩聚，缩聚，250250260260后段是高真空后段是高真空(余压小于余压小于6.6Pa)6.6Pa)缩聚。缩聚。270270280280取样测定聚合物特性粘数达到一定值取样测定聚合物特性粘数达到一定值(通常为通常为0.640.64一一0.66dL0.66dLg)g)，即可打开缩聚釜出料，熔体经铸带头铸条、，即可打开缩聚釜出料，熔体经铸

29、带头铸条、冷却后由切粒机切成一定规格的冷却后由切粒机切成一定规格的PETPET粒子供纺丝用。粒子供纺丝用。第三十二页，本课件共有178页(2)(2)缩聚反应主要工艺参数的讨论：缩聚反应主要工艺参数的讨论：缩聚反应温度：缩聚反应温度：v从从化化学学平平衡衡考考虑虑，缩缩聚聚是是放放热热反反应应，升升高高温温度度使使反反应应平平衡衡常常数数略略降降，对对提提高高PETPET的的平平均均聚聚合合度度不不利利，但但在在一一定定温温度度范范围围内内升升高高温温度度能能降降低低物物料料的的表表观观粘粘度度，易易于于排排除除体系中的体系中的EGEG，故有利于提高聚合度。，故有利于提高聚合度。v根根据据反反应

30、应动动力力学学原原理理，升升高高温温度度使使链链增增长长的的反反应应速速度度加加快快，但但大大分分子子链链热热降降解解的的反反应应速速度度随随温温度度升升高高而而加加快快的的速速度度更更大，使所得大，使所得PETPET的聚合度最大值变小。的聚合度最大值变小。第三十三页，本课件共有178页 从副反应考虑，温度过高，除了使大分子裂解反应从副反应考虑，温度过高，除了使大分子裂解反应加速外，还可使生成环状低聚物以及端羧基、端醛基、加速外，还可使生成环状低聚物以及端羧基、端醛基、乙二醇醚等反应加快，使最终产物乙二醇醚等反应加快，使最终产物PETPET的熔点降低，色泽的熔点降低，色泽变黄，可纺性变差。变黄

31、，可纺性变差。综上所述，随反应温度升高，综上所述，随反应温度升高，PETPET的达到最大值的时间缩短，的达到最大值的时间缩短，但所得数值变小，产物杂质含量增加。温度过低，不仅缩聚但所得数值变小，产物杂质含量增加。温度过低，不仅缩聚反应速度变慢，且体系中反应速度变慢，且体系中EGEG的排除困难，也不能获得高相对的排除困难，也不能获得高相对分子质量的分子质量的PETPET。故通常控制缩聚温度在。故通常控制缩聚温度在低真空阶段为低真空阶段为250250260260，高真空阶段为，高真空阶段为270270280280。第三十四页，本课件共有178页 缩聚反应真空度：缩聚反应真空度：v影响生成物的相对分

32、子质量和质量。影响生成物的相对分子质量和质量。v抽真空将缩聚体系中生成的抽真空将缩聚体系中生成的EGEG不断排除。不断排除。v真空度越高，残存的真空度越高，残存的EGEG越少，越少，PETPET的聚合度值越高。的聚合度值越高。v真真空空度度不不高高，缩缩聚聚时时间间过过长长，PETPET熔熔体体粘粘度度低低，色色黄黄。缩缩聚聚反反应应初初期期，物物料料粘粘度度低低，EGEG排排出出量量亦亦多多，这这时时真真空空度度不不宜宜过过高高(通通常常余余压压5.35.3kPakPa)；反反应应后后期期，EGEG排排出出量量减减少少，且物料粘度激增，故要求体系真空度高且物料粘度激增，故要求体系真空度高(余

33、压小于余压小于6.66.6PaPa)。第三十五页，本课件共有178页 缩聚的催化剂及稳定剂：缩聚的催化剂及稳定剂：金属催化剂，其催化活性和金属离子与金属催化剂，其催化活性和金属离子与BHETBHET羰基氧的配位羰基氧的配位能力有关。目前，普遍使用的是能力有关。目前，普遍使用的是SbSb2 2O O3 3，用量是，用量是DMTDMT重量重量(酯交换法酯交换法)的的0.030.03一一0.040.04，与在酯交换时加入的酯交，与在酯交换时加入的酯交换反应催化剂如换反应催化剂如MnMn、CoCo、ZnZn的醋酸盐同时起催化缩聚作用。的醋酸盐同时起催化缩聚作用。为提高为提高PETPET的热稳定性，减少

34、热降解、改善制品的色泽，的热稳定性，减少热降解、改善制品的色泽，在缩聚过程中常加入热在缩聚过程中常加入热稳定剂稳定剂亚磷酸三苯酯亚磷酸三苯酯，用量为，用量为DMTDMT重重量的量的0.0150.0150.030.03。第三十六页，本课件共有178页 缩聚时间：缩聚时间：缩缩聚聚反反应应的的时时间间与与真真空空度度、温温度度和和催催化化剂剂有有关关，当当这这些些因因素素不不变变时时，主主要要取取决决于于聚聚合合物物相相对对分分子子质质量量的的大大小小。在在缩缩聚聚过过程程中中，聚聚合合物物熔熔点点、熔熔体体粘粘度度随随反反应应时时间间增增加加而而不不断断升升高高，搅搅拌拌电电动动机机功功率率也也

35、逐逐渐渐增增加加，但但达达到到一一定定时时间间后后粘粘度度不不再再增增加加，此此时时搅搅拌拌功功率率达达到到极极大大值值，即即为为缩缩聚聚终终点点，应应及及时时出出料料，否否则则粘粘度度会会因因热热降降解解而而下下降降。一一般般缩缩聚聚反反应应时时间间为为4-6h4-6h。出出料料时时间间应应尽尽可可能能缩缩短短，以以免免釜釜内内高高聚聚物物熔体受热时间过长而使相对分子质量下降。熔体受热时间过长而使相对分子质量下降。第三十七页，本课件共有178页间间歇歇法法生生产产PETPET因因熔熔体体停停留留时时间间不不一一致致，聚聚合合度度不不均均匀匀，再熔融后纺丝再熔融后纺丝易发生热降解易发生热降解。

36、连连续续法法可可避避免免聚聚合合物物热热降降解解，因因为为连连续续缩缩聚聚是是物物料料在在连连续续流流动动过过程程中中完完成成缩缩聚聚反反应应，而而且且物物料料的的性性质质和和状状态态随随反反应应进进行行的的程程度度而而连连续续变变化化，所所以以连连续续缩缩聚聚易易获获得得高高相相对对分分子子质质量量的的PETPET，可可用用于于生生产产轮轮胎胎帘帘子子线线及及其其它它工工业业用用纤纤维维。连连续续法法的的劳劳动动生生产产率率较较高高，产产品品成成本本低低，且且产产品品质质量量均均匀匀、稳稳定定，有有利利于于生生产产过过程程的的自自动动控控制制。但但由由于于连连续续生生产产规规模模大大，不不宜

37、宜于于更更换换品品种种，也也因因需需用用反反馈馈控控制制装装置置等，使连续法投资较高。等，使连续法投资较高。3连续法缩聚工艺连续法缩聚工艺第三十八页，本课件共有178页图3-4 连续缩聚工艺连续缩聚工艺 第三十九页，本课件共有178页(1)(1)工艺流程：工艺流程：在在实实际际生生产产中中，连连续续法法缩缩聚聚工工艺艺流流程程因因设设备备选选型型以以及及缩缩聚聚分分段段方方法法和和相相互互衔衔接接方方式式等等不不同同，差差异异很很大大，但各种连续缩聚流程都有其共同特点。但各种连续缩聚流程都有其共同特点。1.1.酯交换率酯交换率99%99%2.连连续续缩缩聚聚可可以以分分为为三三个个阶阶段段第第

38、一一阶阶段段除除去去酯酯交交换换多多余余EG,EG,第第二二阶阶段段物物料料在在低低粘粘度度下下缩缩聚聚,第第三三阶阶段段在在高高真真空空粘度下缩聚粘度下缩聚.3.3.初期缩聚阶段由于物料粘度小可用釜式塔式多种形式。初期缩聚阶段由于物料粘度小可用釜式塔式多种形式。4.4.4.4.后缩聚必须独立出来以适应高粘度后缩聚必须独立出来以适应高粘度,高真空的要求高真空的要求.第四十页，本课件共有178页 图图3-43-4中，连续缩聚装置与连续酯交换相衔接，物中，连续缩聚装置与连续酯交换相衔接，物料在该装置内进行料在该装置内进行脱脱EGEG、预缩聚、前缩聚和后缩聚过程、预缩聚、前缩聚和后缩聚过程。从从EG

39、EG脱除塔至后缩聚釜出料，均用机械泵强制输送。脱除塔至后缩聚釜出料，均用机械泵强制输送。各反应器均用多级蒸汽喷射泵抽真空。脱各反应器均用多级蒸汽喷射泵抽真空。脱EGEG塔抽出的塔抽出的EGEG蒸气由两个串联的冷凝器回收，其余反应器抽出的蒸气由两个串联的冷凝器回收，其余反应器抽出的EGEG蒸气分别由相应的蒸气分别由相应的EGEG洗涤塔喷淋冷凝。洗涤塔喷淋冷凝。第四十一页，本课件共有178页(2)(2)连续缩聚工艺：连续缩聚工艺：连连续续缩缩聚聚过过程程和和间间歇歇缩缩聚聚一一样样，也也需需要要严严格格控控制制反反应应温温度度、真真空空度度、反反应应时时间间、催催化化剂剂和和稳稳定定剂剂的的种种类

40、类和和数数量量等等。但但连连续续缩缩聚聚的的进进行行方方式式不不同同于于间间歇歇缩缩聚聚，它它的的工工艺艺通通常常是是根根据据物物料料性性质质和状态分三段控制。和状态分三段控制。第四十二页，本课件共有178页 EGEG的的脱脱除除：由由酯酯交交换换或或直直接接酯酯化化工工段段来来的的BHETBHET中中过过量量的的EGEG，以以及及在在脱脱EGEG塔塔(或或釜釜)内内BHETBHET生生成成低低聚聚物物时时释释放放出出的的EGEG，被被大大量量蒸蒸发发除除去去。EGEG脱脱除除塔塔内内物物料料粘粘度度较较低，余压低，余压20kPa20kPa即可，反应温度通常控制在即可，反应温度通常控制在235

41、235250250。第四十三页，本课件共有178页预缩聚和预缩聚和(或或)前缩聚：前缩聚：物料的表观粘度增大，物料的表观粘度增大，EGEG不易逸出。不易逸出。要要升升高高温温度度，提提高高真真空空度度和和加加强强物物料料翻翻动动或或形形成成薄薄的的料料层层，以促使以促使EGEG蒸发，加速缩聚反应。蒸发，加速缩聚反应。预预缩缩聚聚时时间间1 11.5h1.5h，温温度度273273280280，余余压压小小于于6.6kPa6.6kPa；前缩聚；前缩聚1.51.53h3h，275275282282，余压小于，余压小于400Pa400Pa。有有些些装装置置有有前前缩缩聚聚但但无无预预缩缩聚聚，而而某

42、某些些装装置置既既有有预预缩缩聚，又有前缩聚。聚，又有前缩聚。第四十四页，本课件共有178页。后后缩缩聚聚：此此为为最最终终完完成成缩缩聚聚反反应应的的阶阶段段，此此时时物物料料粘粘度度高高，EGEG气气泡泡难难以以形形成成和和排排除除，故故要要求求真真空空度度很很高高。通通常常控控制制温温度度275275285285，余余压压100300Pa100300Pa，物物料料平平均均停停留留1.51.55h5h。第四十五页，本课件共有178页 三、聚对苯二甲酸乙二酯的结构与性能 PETPET是具有对称性芳环结构的线型大分子，是具有对称性芳环结构的线型大分子，无支链，分子线型好，易于沿纤维拉伸方向取向

43、无支链，分子线型好，易于沿纤维拉伸方向取向;分子链中的分子链中的 基团刚性大，熔点较高基团刚性大，熔点较高(约约267)267)；1.分子结构分子结构 第四十六页，本课件共有178页由由于于分分子子内内CCCC链链的的内内旋旋转转，故故分分子子存存在在两两种种空空间间构构象象。无定形无定形PETPET为为顺式构象顺式构象：结晶结晶时，即转变为时，即转变为反式构象反式构象：第四十七页，本课件共有178页分子链具有高度的分子链具有高度的立体规整性，结晶立体规整性，结晶倾向；倾向；PETPET相相邻邻分分子子的的原原子子间间距距，均均是是正正常常的的范范德德华华距距离离，其其单元晶格属单元晶格属三斜

44、晶三斜晶系，大分子几乎呈平面构型；系，大分子几乎呈平面构型；PETPET的的分分子子链链节节是是通通过过酯酯基基()相相互互连连接接起起来来的的，故故其其许许多多重重要要性性质质均均与与酯酯键键的的存存在在有有关关。如如在在高高温温和和水水分分存存在在下下，PETPET大大分分子子内内的的酯酯键键易易于于发发生生水水解解，使使聚聚合合度度降低，因此纺丝时必须对切片降低，因此纺丝时必须对切片含水量含水量严加控制。严加控制。第四十八页，本课件共有178页(1)(1)相对分子质量相对分子质量PETPET相相对对分分子子质质量量小小于于1101104 4时时，就就不不能能正正常常加加工工为为高高强强力

45、纤维。力纤维。工工业业控控制制通通常常采采用用相相对对粘粘度度和和特特性性粘粘数数作作为为衡衡量量相相对对分分子子质量大小的尺度。特性粘数与相对分子质量的关系：质量大小的尺度。特性粘数与相对分子质量的关系：KMKMa a民民用用成成纤纤PETPET切切片片的的相相对对粘粘度度r r至至少少为为1.301.301.361.36，相相当当于于0.550.550.65dL0.65dLg g，或相当于，或相当于 (重均相对分子质量重均相对分子质量)22000220002700027000(数均相对分子质量数均相对分子质量)160001600020000200002.相对分子质量及其分布相对分子质量及其

46、分布第四十九页，本课件共有178页(2)(2)相对分子质量分布相对分子质量分布相对分子质量分布宽会使纤维加工性能变坏，拉伸断头率急相对分子质量分布宽会使纤维加工性能变坏，拉伸断头率急剧增加，并影响成品纤维的性能。剧增加，并影响成品纤维的性能。PETPET的相对分子质量分布常采用的相对分子质量分布常采用凝胶渗透色谱法凝胶渗透色谱法(GPC)(GPC)测定，可用相对分子质量分布指数测定，可用相对分子质量分布指数来表征。来表征。对于高速纺丝，对于高速纺丝，PETPET的的2.022.02时，其可纺性较好。时，其可纺性较好。第五十页，本课件共有178页（1 1）熔点：纯）熔点：纯PETPET的熔点的熔

47、点267267，工业，工业PETPET熔点略低，熔点略低，一般在一般在255264255264之间。熔点是之间。熔点是PETPET切片的一项重要切片的一项重要指标。如果切片熔点波动较大，则需对熔融纺丝温度指标。如果切片熔点波动较大，则需对熔融纺丝温度作适当调整，但熔点对成形过程的影响不如特性粘数作适当调整，但熔点对成形过程的影响不如特性粘数(相对分子质量相对分子质量)的影响大。的影响大。（2 2）熔体粘度：熔体纺丝时，聚合物熔体在一定）熔体粘度：熔体纺丝时，聚合物熔体在一定压力下被挤出喷丝孔，成为熔体细流并冷却成形。压力下被挤出喷丝孔，成为熔体细流并冷却成形。熔体粘度是熔体流变性能的表征，与纺

48、丝成形密切熔体粘度是熔体流变性能的表征，与纺丝成形密切相关。影响熔体粘度的因素是温度、压力、聚合度相关。影响熔体粘度的因素是温度、压力、聚合度和切变速率等。随着温度的升高，熔体粘度依指数和切变速率等。随着温度的升高，熔体粘度依指数函数关系降低。函数关系降低。3.流变性质流变性质第五十一页，本课件共有178页纤维级纤维级PETPET的相对分子质量的相对分子质量 15000150002200022000玻璃化温度玻璃化温度 无定形无定形6767 晶晶 态态 8181 取向态结晶取向态结晶 125125 熔点熔点 264264 熔体密度熔体密度g gcmcm-3-3 1.220(270),1.117

49、(295)1.220(270),1.117(295)熔融热熔融热JgJg-1-1 130130134134导热系数导热系数W(cmK)W(cmK)-1-1 1.40710 1.40710-3-3折光指数折光指数 2.480(2),1.574(25)2.480(2),1.574(25)体积膨胀系数体积膨胀系数 1.6l01.6l0-4-4(-30(-3060)60)3.710 3.710-4-4(90(90190)190)体积电阻体积电阻cmcm-1-1(250(250，RH65%)1.210RH65%)1.21019194.物化性质物化性质第五十二页，本课件共有178页第三节第三节 聚酯切片的

50、干燥聚酯切片的干燥一、切片干燥的目的和要求一、切片干燥的目的和要求 除去切片中的水分除去切片中的水分 聚酯切片的含水率一般在聚酯切片的含水率一般在0.4%0.4%为防止纺丝时发生水解（另外少量的水还会生成气泡）、为防止纺丝时发生水解（另外少量的水还会生成气泡）、干燥后要求干燥后要求含水率在含水率在0.01%0.01%以下。以下。提提高高切切片片的的软软化化点点和和结结晶晶度度 干干燥燥后后的的切切片片由由于于产产生生结结晶晶，切切片片也也变变得得坚坚硬硬，且且熔熔程程狭狭窄窄，熔熔体体质质量量均均匀匀，软软化化点点得得到到提提高高，可可以以防防止止切切片片进进入入螺螺杆杆挤挤压压机机后后会会很