1、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成一、實驗目的和要求 1.掌握PET合成工藝流程； 2.了解PET加工設備的基本結構及各部分的作用，掌握設備基本操作。二、實驗原理PET屬于聚酯，是單體間通過酯基相互連接的一類聚合物。常見的酯化反應類型包括：醇和羧酸的直接酯化；醇-酯的酯交換反應；羧酸-酯的酯交換反應；酯和酯的酯交換反應；酰氯和醇的酯化反應；酸酐和醇的酯化反應。反應方程式如下：上述反應中，除酰氯與醇的反應外，大多屬于平衡反應，其平衡常數與單體的性質有關，通常較低，要獲得高分子量的聚酯，必須使反應副產物（水、醇、酸）等從聚合體系中排出，使反應平衡向有利于聚合反應的方向進行。如果使用酰氯，由于酯化

2、反應平衡常數大，通常可以看作是不平衡反應。因此聚酯化反應可分為兩大類：適于醇-羧酸、醇-酯、羧酸-酯等聚合體系的高溫熔融聚合和適于酰氯等高活性單體的低溫溶液聚合。三、實驗原材料和儀器設備1.原材料 對苯二甲酸（PTA），乙二醇（EG），催化劑、熱穩定劑。2.儀器設備 5L反應釜 1臺 溫控系統 1臺 蒸餾系統 1套 分餾系統 1套 緩沖罐 1個 真空泵 1臺手套 1付 切粒機 1臺 冷卻水槽 1個PET加工設備主體結構如下：（1）反應釜。由攪拌電動機、減速機構和軸承等組成。具有保證合成過程中攪拌、制品質量的穩定性以及保證能夠變速作用。 （2）分餾系統。在酯化階段將反應生成的水與乙二醇

3、分離，保證酯化反應的轉化率。 （3）蒸餾系統。在聚合階段減壓，將體系中多余的乙二醇和反應生成的水從體系中分離出來，保證聚合反應的轉化率。 （4）緩沖罐。體系中分離出來的乙二醇和水的前期儲存裝置，保證反應在密閉體系中進行。 反應裝置如下圖所示。圖1 PET合成裝置四、實驗步驟PET的合成主要有兩種方法，一是對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇的酯交換法，簡稱DMT法，二是對苯二甲酸(PTA)與乙二醇(EG)的直接酯化，簡稱PTA法。酯交換法和直接酯化法的合成流程見圖2。1將計量過的對苯二甲酸、乙二醇、穩定劑、抗氧劑、改性劑等各種助劑加入到反應釜中，氮氣置換兩次，加壓至

4、0.3MPa，控制反應釜內溫230262，達到理論出水量視為酯化結束，壓力降至常壓。2. 減壓進行縮聚反應，控制縮聚內溫284286，真空度小于80Pa，根據反應釜攪拌電機轉速下降至對應于所需粘度的規定值后氮壓出料，經冷卻、造粒即制得聚酯切片。對苯二甲酸（PTA）直接加成 直接酯化環氧乙烷（EO）乙二醇（EG）甲酯化甲 醇粗DMT精DMT熔 融酯交換乙二醇（EG）甲 醇對苯二甲酸雙羥乙酯（BHET）聚 合聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）鑄 帶切 粒PET切片螺桿熔融紡絲/擠出直接紡絲直接酯化酯交換法五、思考題（1）直接酯化法生產聚酯（PET）主要分哪兩個階段？寫出每個階段的工藝參數和流程。（2）

5、直接酯化法和酯交換法相比有哪些優勢？思考題參考答案：1.直接酯化法生產PET主要分為兩個酯化和聚合兩個階段，（1）將計量過的對苯二甲酸、乙二醇、穩定劑、抗氧劑、改性劑等各種助劑加入到反應釜中，氮氣置換兩次，加壓至0.3MPa，控制反應釜內溫230262，達到理論出水量視為酯化結束，壓力降至常壓。（2）減壓進行縮聚反應，控制縮聚內溫284286，真空度小于80Pa，根據反應釜攪拌電機轉速下降至對應于所需粘度的規定值后氮壓出料，經冷卻、造粒即制得聚酯切片。2.直接酯化法與酯交換法相比，優勢有三：所需的原材料費用低，同樣生產1公斤PET，酯交換法需要DMT的理論值為1.01公斤，而直接酯化法所需要PTA的理論值僅為0.865公斤，直接酯化法對原料的理論需求量少14%。從工藝上看，由于直接酯化過程并不產生甲醇，所以可省去甲醇的回收設備，也可以用于生產高