聚酯树脂合成常用的新戊二醇、甲基丙二醇等多元醇,升华温度较低,若反应起始时采 取熔融酯化的工艺,没有沸腾的溶剂,直冷凝器中的气相温度可通过控制冷却水来控制,可 减少多元醇的升华损失,避免不必要的原料消耗。若反应起始就采用将回流溶剂与多元醇、 多元酸同时投入的工艺,在回流反应时,溶剂处于沸腾的状态,气相温度较高,且受沸腾溶 剂的影响,难以下降,多元醇很容易升华而损耗,影响了与多元酸反应状况,难以得到清澈 透明的树脂。要解决这个问题,只有增加多元醇的投料量才有可能,这势必增加聚酯树脂的 原料成本,从技术经济的角度看,极不合理。

多元醇分子链上的羟基与多元酸分子链上的梭基,需要达到一定温度,才会发生酯化反 应。不同煙基结构的多元酸与多元醇反应活性不同,发生反应的温度也不同,饱和聚酯树脂 合成中常用的多元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸等,与多元醇的起始反应温度都高于苯酊。 刚开始酯化反应时,有大量的反应水生成,再加上回流溶剂的存在,会降低整个体系的温 度,反应温度很可能达不到羟基与梭基发生反应所需的适宜温度,反应无法顺利进行,若采 用先不加溶剂熔融反应工艺,反应温度高,这个问题就不存在了。因此目前聚酯树脂合成一 般采用先熔融反应、再加溶剂回流反应的工艺。

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合成聚酯树脂所采用的各种结构不同的多元酸,与多于醇反应的竞聚率不同,因此与多 元醇反应时,竞聚率高的多元酸与多元醇反应快,而竞聚率低的多元酸与多元醇反应慢,难 以顺利的接到聚酯分子链上。当然多元酸的反应活性与多元酸所占比例也有关系。

为得到均衡的树脂分子链,保证树脂有优异的性能,根据树脂所采用的多元酸的情况, 为保证竞聚率低的多元酸与多元醇的充分反应,一般可采用将竞聚率高的多元酸后投料(二 次投入)的方式,这样刚开始反应时,没有竞聚率高的多元酸参与竞争,可保证竞聚率低的 多元酸与多元醇反应顺利进行,反应到达一定程度后再加入反应性强的多元酸,可得到分子 链结构分布适宜的饱和聚酯树脂。

根据配方中多元酸反应活性的差异情况,多元酸可采用一次投料或二次投料,使用对苯 二甲酸的配方,多元酸大多采用二次投料。

(1) 熔融(聚合)反应 熔融反应是指无溶剂状态下进行酯化反应与缩聚反应,生产饱 和聚酯树脂时,起始投料时,回流溶剂并不投入,多元醇、多样化升温熔化后成为均相,体 系在无溶剂的熔融状态下反应,等熔融反应进行到一定阶段后,聚酯树脂达到一定分子量 后,再加入回流溶剂进行回流反应阶段,直至反应达到要求。

(2) 回流(聚合)反应回流反应是指在有回流溶剂(最常用的是二甲苯)存在的情况 下,进行酯化反应与缩聚反应。熔融反应达到一定分子量后,加入回流溶剂,反应进入回流 反应阶段。由于树脂合成的反应为可逆反应,若采用全部熔融反应的工艺,没有回流溶剂沸 腾的帮助,反应生成的水从反应物中分离比较困难,对于反应的进程不利,会影响反应产物 的品质、延长聚酯树脂达到规定要求的时间。

加入回流溶剂后,由于溶剂的沸腾,整个反应体系——反应釜、冷凝器、分水器等形成 一个循环,反应生成的水通过回流溶剂的循环,从反应系统中分离出来,使可逆反应可以顺 利的向正反应方向移动,有利于反应进程。由于溶剂的存在,反应物流动性好,容易成为均匀的液相,反应温度及聚酯树脂的黏度容易控制,反应进展顺利,树脂质量可以得到保证。

(3)生产工艺过程饱和聚酯树脂的生产由几个相对独立的单元操作所组成,一般可分 为以下几个单元操作,投料、反应、中控、稀释、压滤。

① 投料 开始生产的第一步,这个步骤最重要是:投料准确;按工艺要求的顺序投料。 同样的配方不同的投料次序会对产品造成影响,多元醇和多元酸熔点各异、熔化快慢不同, 最合适的次序是将容易熔化的多元醇分为两份分别投在反应釜底部和上部,多元酸投在物料 的中间,升温时多元醇与多元酸可尽快融合为均相,使反应顺利进行。

② 反应树脂合成牵涉到的化学反应是酯化反应和缩聚反应,反应工艺、反应温度、 催化剂的类型都对反应进程有影响。从反应控制上看,要及时将反应水从反应釜中脱出,使 反应朝我们控制的方向进行,避免副反应的发生。

③ 中控通过取样后的检验来衡量反应是否达到了规定的要求,这一过程要求取样后 用来稀释的溶剂,与生产时对稀溶剂成分完全相同,以保证测试准确。样品溶解时,溶剂会 挥发,溶解后应复称,减少的分量用稀释溶剂补足,可提高测试的准确性。

④ 稀释 反应达到终点后,放料到对稀釜中稀释,另外,反应釜中应加入部分强溶剂 洗锅,将黏附在反应釜内壁的树脂洗下,这一步骤的要求是搅拌均匀。

⑤ 压滤原料引入与反应产生的杂质都留在树脂体系中,但聚酯树脂加工的涂料都有 细度要求,因此要用过滤的方法将树脂中的杂质滤掉,保证树脂产品清澈透明,了解更多化工原料相关知识,关注凯茵化工国产原材料网,若有疑问,可在评论区留言,小编会尽快解答。