聚酯聚酰胺课件.ppt
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1、高聚物合成技术高聚物合成技术关于聚关于聚酯聚聚酰胺胺现在学习的是第1页,共44页第二节第二节 缩聚的工业实施缩聚的工业实施知识目标知识目标 掌握聚酯、聚掌握聚酯、聚掌握聚酯、聚掌握聚酯、聚酰胺、酚醛树脂的酰胺、酚醛树脂的酰胺、酚醛树脂的酰胺、酚醛树脂的生产技术、结构;生产技术、结构;生产技术、结构;生产技术、结构;了解其性能及应用。了解其性能及应用。了解其性能及应用。了解其性能及应用。教学目标教学目标能力目标能力目标 能根据需要正能根据需要正确选择生产方法,确选择生产方法,并指导具体生产过并指导具体生产过程,合理确定工艺程,合理确定工艺条件。条件。现在学习的是第2页,共44页一、聚酯的生产一、
2、聚酯的生产v聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料,是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种随使用原料或中间体而异,故品种繁多数不胜数。但所有品种均有一个共同特点,就是其大分子的各个链节间都是以酯基“COOCOO”相联,所以把这类缩聚物通称为聚酯。以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶,是三大合成纤维(涤纶、锦纶、腈纶)之一,是最主要的合成纤维。现在学习的是第3页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产天然纤维天然纤维天然纤维天然纤维棉花、棉花、羊毛、羊毛、蚕丝、蚕丝、麻麻等等 纤维的分类纤维的分类化学纤维化学纤维化学纤维化学纤维人人造造纤纤维维合合成成纤
3、纤维维按来源分类按来源分类按来源分类按来源分类现在学习的是第4页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产纤维的分类纤维的分类人造纤维人造纤维人造纤维人造纤维 以天然高聚物为原料,经过化学处理与机械加以天然高聚物为原料,经过化学处理与机械加工而制得的纤维。工而制得的纤维。合成纤维合成纤维合成纤维合成纤维 由合成的高分子化合物加工制成的纤维。根据由合成的高分子化合物加工制成的纤维。根据大分子主链的化学组成,又分为杂链纤维和碳链纤大分子主链的化学组成,又分为杂链纤维和碳链纤维两类。维两类。现在学习的是第5页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产三大合成纤维三大合成纤维1.1.涤纶涤纶涤纶涤纶(聚酯为基
4、础,产量第一位)(聚酯为基础,产量第一位)(聚酯为基础,产量第一位)(聚酯为基础,产量第一位)(1 1)抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘,织物易洗、快干、免熨。)抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘,织物易洗、快干、免熨。(2 2)不需混纺,不起球。)不需混纺,不起球。(3 3)染色比锦纶差。)染色比锦纶差。2.2.锦纶锦纶锦纶锦纶(聚酰胺,第二位)(聚酰胺,第二位)(聚酰胺,第二位)(聚酰胺,第二位)易染色易染色 3.3.腈纶腈纶腈纶腈纶(聚丙烯腈)(聚丙烯腈)(聚丙烯腈)(聚丙烯腈)性质类似羊毛(合成羊毛),用途广,来源丰富,发展快。性质类似羊毛(合成羊毛),用途广,来源丰富,发展快。性质类似羊毛
5、(合成羊毛),用途广,来源丰富,发展快。性质类似羊毛(合成羊毛),用途广,来源丰富,发展快。现在学习的是第6页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产成纤高聚物的特征成纤高聚物的特征 具有较高的拉伸强度和适宜具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度。的延伸度。线型高分子线型高分子现在学习的是第7页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产聚酯聚酯聚酯聚酯 饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。制得的一类线性高分子缩聚物。涤纶涤纶 以聚酯为基础制得的纤维。以聚酯为基础制得的纤维。常见常见 对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇酯 (简称(简称PET)现在学习的
6、是第8页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产主要主要原料原料TPADMT环氧乙烷环氧乙烷乙二醇乙二醇对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸二对苯二甲酸二对苯二甲酸二对苯二甲酸二甲酯甲酯甲酯甲酯(一)、主要原料(一)、主要原料(一)、主要原料(一)、主要原料现在学习的是第9页,共44页一、聚酯的生产一、聚酯的生产(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线酯交换聚酯路线酯交换聚酯路线酯交换聚酯路线酯交换聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直
7、接酯化聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线现在学习的是第10页,共44页(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线(1 1)酯交换聚酯路线)酯交换聚酯路线)酯交换聚酯路线)酯交换聚酯路线(酯交换聚酯法)(酯交换聚酯法)是最早(是最早(19531953年)实现年)实现工业的聚
8、酯路线。工艺技术工业的聚酯路线。工艺技术成熟,所以至今在工业生产成熟,所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。中仍占有相当的地位。现在学习的是第11页,共44页(1)酯交换路线(酯交换法)将对苯二甲酸二甲酯与乙二醇按12.5(摩尔比)比例混合,在醋酸锌、醋酸锰和醋酸钴催化剂的作用下,发生酯交换反应,生成对苯二甲酸双羟乙酯。对苯二甲酸双羟乙酯(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线现在学习的是第12页,共44页(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原
9、理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线(2 2)对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线)对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线)对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线)对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线(直接酯化聚酯法)(直接酯化聚酯法)消耗定额低,无甲醇回收,生产控消耗定额低,无甲醇回收,生产控制稳定,流程短,投资低等优点,发展制稳定,流程短,投资低等优点,发展迅速。目前国内用的比较多。迅速。目前国内用的比较多。现在学习的是第13页,共44页(2)对苯二甲酸用乙二醇直接酯化路线(直接酯化法)对苯二甲酸双羟乙酯(二)、聚酯
10、的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线现在学习的是第14页,共44页(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成聚酯合成聚酯合成聚酯合成的工艺路线的工艺路线的工艺路线的工艺路线(3 3)环氧乙烷酯化聚酯路线)环氧乙烷酯化聚酯路线)环氧乙烷酯化聚酯路线)环氧乙烷酯化聚酯路线(环氧乙烷法)(环氧乙烷法)该路线是该路线是19731973年开始工业化生产的。年开始工业化生产的。该路线具有成本低;产物低聚物少,该
11、路线具有成本低;产物低聚物少,容易精制;设备利用率高,辅助设备少等容易精制;设备利用率高,辅助设备少等优点。如采用高纯度的对苯二甲酸和环氧优点。如采用高纯度的对苯二甲酸和环氧乙烷进行反应,其产物可不经过精制就可乙烷进行反应,其产物可不经过精制就可以直接用于缩聚成聚酯。以直接用于缩聚成聚酯。现在学习的是第15页,共44页(3)环氧乙烷直接加成路线(环氧乙烷法)该路线是1973年开始工业化生产的。其反应如下:对苯二甲酸双羟乙酯该反应在饱和低分子脂肪胺或季胺盐存在下,进行极为顺利,该路线具有成本低;产物低聚物少,容易精制;设备利用率高,辅助设备少等优点。1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线现在
12、学习的是第16页,共44页 n HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH(n1)Sb2O3HOCH2CH2COOCCOOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的聚酯合成的工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线(4 4)聚合原理)聚合原理)聚合原理)聚合原理 缩聚反应缩聚反应:使反应完全,必须采用真空及强力搅拌,以排出低分子副产物。使反应完全,必须采用真空及强力搅拌,以排出低分子副产物。一般产品的平均相对分子质量不低于一
13、般产品的平均相对分子质量不低于2000020000,用于制造纤维、薄膜的相对,用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为分子质量约为2500025000。现在学习的是第17页,共44页如果采用高纯度的对苯二甲酸和环氧乙烷进行反应,其产物可不经过精制就可以直接用于缩聚成聚酯。其中,酯交换聚酯法和直接酯化聚酯法现在依然是合成聚酯的两大主要工艺路线.酯交换路线是传统的方法,因工艺技术成熟,所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺现在学习的是第18页,共44
14、页二、聚酯纤维的生产原理与工艺二、聚酯纤维的生产原理与工艺二、聚酯纤维的生产原理与工艺二、聚酯纤维的生产原理与工艺1 1 1 1聚酯合成聚酯合成聚酯合成聚酯合成的工艺路线的工艺路线的工艺路线的工艺路线(4 4)聚合原理)聚合原理)聚合原理)聚合原理DMT(液体)乙 二 醇 回 收TPA料仓 EG单批 DMT槽 料仓浆料混合器熔化槽 水分馏塔酯化酯交换甲醇分馏塔预缩聚 中等粘度缩聚 排出蒸汽冷凝 结晶干燥造粒 高粘度的最终反应器 熔融挤压机 结 晶 纺丝长丝加工 成型 固相缩聚中粘度切片料仓高粘度切片料仓 成型 纺丝拉伸 短纤维 织物和工业用丝 薄膜片基 瓶子 容器 塑料帘子线和高强度纱线 成型
15、TPAEGcatDMT(固体)水废乙二醇甲醇废液1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线现在学习的是第19页,共44页直接酯化聚酯路线虽然起步较晚,但与酯交换聚酯路线相比,因具有消耗定额低,乙二醇配料比低,无甲醇回收,生产控制稳定,流程短,投资低等优点,而发展迅速。目前国内引进的聚酯装置多以后者为主,其生产能力1997年就已达到1.52万吨/年。1、聚酯合成的工艺路线、聚酯合成的工艺路线(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺现在学习的是第20页,共44页(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(
16、二)、聚酯纤维的生产原理与工艺(二)、聚酯纤维的生产原理与工艺2 2 2 2聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺 直接酯化法聚酯连续法直接酯化法聚酯连续法直接酯化法聚酯连续法直接酯化法聚酯连续法比比比比间歇法间歇法间歇法间歇法的成本的成本的成本的成本低低低低20%20%20%20%;酯交换法聚酯连续比间歇的成本低;酯交换法聚酯连续比间歇的成本低;酯交换法聚酯连续比间歇的成本低;酯交换法聚酯连续比间歇的成本低10%10%10%10%。现在学习的是第21页,共44页(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理
17、与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺2 2 2 2聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺 (1 1 1 1)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺 酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、酯交换、预缩聚、缩聚预缩聚、缩聚等过程。等过程。现在学习的是第22页,共44页(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺2 2 2 2聚对苯二甲酸
18、乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺 (1 1 1 1)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺)酯交换法连续生产聚酯工艺12345678910111213DMTEG催化剂去甲醇贮槽回收EG接真空系统去包装1415现在学习的是第23页,共44页(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺(二)、聚酯的生产原理与工艺2 2 2 2聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺(
19、2 2 2 2)直接酯化聚酯生产工艺)直接酯化聚酯生产工艺)直接酯化聚酯生产工艺)直接酯化聚酯生产工艺 工艺过程包括工艺过程包括工艺过程包括工艺过程包括酯化反应酯化反应酯化反应酯化反应与与与与缩聚缩聚缩聚缩聚。直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定剂,所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法聚酯高,可以作剂,所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法聚酯高,可以作剂,所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法
20、聚酯高,可以作剂,所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法聚酯高,可以作为生产轮胎帘子线的高质量纤维。为生产轮胎帘子线的高质量纤维。为生产轮胎帘子线的高质量纤维。为生产轮胎帘子线的高质量纤维。现在学习的是第24页,共44页3 3 3 3聚酯的纺丝聚酯的纺丝聚酯的纺丝聚酯的纺丝3 3 3 3聚酯的纺丝聚酯的纺丝聚酯的纺丝聚酯的纺丝熔融纺丝法熔融纺丝法熔融纺丝法熔融纺丝法 将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分,将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分,将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分,将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分,并使树脂由无定型变为结晶形后,在惰性气体的保护并使树脂由无
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