중축합법에 의한 폴리에스터 생산. 폴리에스터 생산 기술

DIY 22.09.2020

DIY

PC: 1 – 용융 상태; 2 - 솔루션에서; 3 - 에멀젼에서; 4 - 정학 중; 5 - 간기.

방법 2 - 4는 중합 반응 연구에서 이미 고려되었습니다. 따라서 나머지 2개에 중점을 둘 것입니다.

녹아내리는 PC.출발 물질과 고분자가 녹는 온도에서 안정하다면 반응은 불활성 가스 분위기에서 감압 상태에서 용융물에서 수행되고 진공에서 종료됩니다(부산물 제거를 위해).

인터페이스 PC.이 반응은 액체와 기체 상태의 단량체 또는 (더 드물게) 단량체의 2개의 비혼화성 용액 사이에서 수행됩니다. 이 경우, 중합체는 매질 사이의 계면(계속 제거되는 곳)에서 형성되고 부산물은 상 중 하나에 용해됩니다. 그래서 인터페이스 PC - 되돌릴 수 없음(및 부산물 제거가 필요하지 않음) 높은 MM(최대 500,000)의 선형 폴리머를 얻을 수 있습니다.

9. PC 반응은 종종 공정 속도를 높이고 반응의 균형을 맞추는 촉매가 있는 상태에서 수행됩니다.

강의 14 - 고분자 유전체 재료의 생산

(폴리에틸렌의 예)

고압 폴리에틸렌(LDPE) 생산을 위한 기술 주기의 단순화된 체계를 고려해 보겠습니다.

원료 개시제 ______________________

↓ ↓ ↓

→→→→→→→→ →

1 2 3 4 2 5 6 7 8 9

_________________ 

폴리에틸렌 ← ←← ← 첨가제

14 12 11

1 – 에틸렌 가게. 에틸렌 가스 플랜트는 반응에 의한 PE 합성을 위한 반응기 가까이에 위치합니다. 기체 단량체 매질에서의 중합. 이 기술적 중합 방법은 유전체 생산에 적합한 화학적으로 순수한 폴리머를 제공합니다. 반응은 중합체의 수율을 증가시키기 위해 승압에서 수행된다.

에틸렌 가스, 통과 수집가 - 2, 들어간다 저압 믹서 - 3와 섞이는 곳 창시자저압에서. (고압 에틸렌의 중합 반응 산소 또는 과산화물에 의해 개시됨).

그 다음에, 1단계 압축기 - 4, 혼합물을 압축한 후 믹서 - 5그리고 2단계 압축기 - 6로 이동 원자로 - 8, 컴프레서 단계와 분리되어 있습니다. 화염 방지기 - 7.

반응은 온도에서 일어난다. (200 - 300)˚С그리고 압력 (1.5 - 3) 천 기압. 반응기에서 반응 혼합물의 체류 시간 30초 이하. 이것은 달성 15% 에틸렌 전환율. 반응하지 않은 에틸렌은 폴리머에서 분리됩니다. 높은 분리기 - 9그리고 낮음 - 10 압력, 그 후, 통해 반환 에틸렌 정화 장치 – 13그리고 수집가 - 2에서 각각 제공 믹서 높음 – 5그리고 낮은 - 3 압력. 반응기에서 얻은 PE는 첨가제그리고 알갱이로 만든 V 11 그리고 나서 집진기 - 12로 이동 포장 - 14. 운영 11 – 14 호출 과자.

LDPE 생산 위험한여러 가지 이유로: 고압 장비의 존재, 공정 라인에서 누출이 발생할 경우 에틸렌의 폭발 및 발화 가능성; 인간에 대한 에틸렌 및 개시제의 마취 및 독성 효과. 공기 중 에틸렌의 최대 허용 농도는 50 mg/m 3 입니다.

강의 16 폴리머의 변환

고분자의 전기물리적 특성은 분자의 화학적 구조와 유연성뿐만 아니라 다른 많은 요인에 의해 영향을 받으며, 그 중 재료의 구조가 특히 중요합니다. 예를 들어 기계적 강도에 대해 이야기하면 피브릴이 구정보다 강합니다. 직경이 큰 구정은 작은 구정보다 부서지기 쉽습니다. 따라서 결정화 조건의 신중한 선택이 필요합니다. 그러나 이것은 문제의 단순화된 관점입니다. 폴리머 유전체의 형태는 폴리머의 초분자 구조에만 의존하는 것이 아닙니다. 가공 방법, 수정 방법(즉, 재료의 특성을 변경하기 위해 폴리머에 의도적으로 영향을 미침), 온도 등에 의해 영향을 받으며 외부 요인의 영향으로 "폴리머 변형"이라는 용어로 불릴 수 있습니다. 제조, 보관 및 사용 중.

이 변형은 자발적이고 종종 바람직하지 않거나(파괴, 가교) 목적이 있는(가교, 분자 재배열, 가소화) 조성, 구조 및 결과적으로 폴리머의 전기물리적, 화학적 및 기계적 특성의 변화입니다. .

폴리머의 화학적 변형 반응은 조건부로 두 가지 주요 그룹으로 나눌 수 있습니다.

1 . 폴리머 백본에 영향을 주지 않음- 가교, 작용기의 상호작용 등;

2. 고분자 골격의 변화로 발생 –

ㅏ.분자내 재배열, 블록 공중합 등;

비.거대 조각의 형성(파괴) 또는 개별 링크의 점진적 절단(해중합)으로 주요 폴리머 사슬의 파열.

또한 함침 폴리머 절연과 관련하여 매우 중요한 고체 및 액체 유전체의 상호 용해를 별도로 고려할 가치가 있습니다.

실제로 자발적으로 개발 화학 반응동시에 실행할 수 있습니다.

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파괴 가교 파괴 및 가교

결과적으로 공간 및 분기 구조가 형성되어 탄성이 크게 감소하고 취성이 증가하며 용해도가 감소하고 폴리머의 전기적 및 기계적 특성에도 영향을 미칩니다.

응축은 폴리 염화 비닐, 올레핀과 같은 고분자 합성 물질 생성의 기초입니다. 단량체의 기본 변형을 사용할 때 공축합을 통해 수백만 톤의 새로운 고분자 물질을 얻을 수 있습니다. 현재 물질을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 폴리머의 분자량 분포에 영향을 줄 수 있는 다양한 방법이 있습니다.

프로세스 기능

중축합 반응은 다관능 모노머 분자를 단계적으로 서로 첨가하여 폴리머를 얻는 과정이다. 이로 인해 저분자량 제품이 방출됩니다.

이 공정의 기본으로 고려할 수 있는 것은 부산물의 분리로 인해 폴리머와 원래 모노머의 원소 조성에 차이가 있다는 것입니다.

아미노산 중축합 반응은 이웃 분자의 아미노 그룹과 카르복실 그룹의 상호 작용 동안 물 분자의 형성과 관련이 있습니다. 이 경우 반응의 첫 번째 단계는 이량 체의 형성과 관련이 있으며 그 다음 거대 분자 물질로 변합니다.

우리가 고려하고 있는 중축합 반응은 각 단계에서 안정한 물질을 형성하는 능력으로 구별됩니다. 아미노산의 상호작용으로 얻은 이량체, 삼량체 및 중합체는 반응 혼합물의 모든 중간 단계에서 분리할 수 있습니다.

따라서 중축합은 단계적 과정입니다. 흐름을 위해서는 서로 상호작용할 수 있는 두 개의 작용기를 포함하는 단량체 분자가 필요합니다.

작용기의 존재는 올리고머가 서로 반응할 뿐만 아니라 모노머와도 반응하도록 합니다. 이러한 상호작용은 폴리머 사슬의 성장을 특징짓는다. 원래 단량체에 두 개의 작용기가 있으면 사슬이 한 방향으로 성장하여 선형 분자가 형성됩니다.

중축합은 후속 상호 작용이 가능한 제품을 생성하는 반응입니다.

프로세스 메커니즘

흐름의 특성에 따라 가역적(평형) 중축합과 비가역적(비평형) 중축합으로 구분됩니다. 이러한 분할은 저분자량 공정의 사용, 모노머의 다양한 활동을 포함하고 동역학 및 열역학적 요인의 차이를 허용하는 파괴 반응의 존재 또는 부재로 설명할 수 있습니다. 이러한 상호 작용은 낮은 평형 상수, 낮은 공정 속도, 반응 시간 및 고온을 특징으로 합니다.

많은 경우 비가역 공정은 반응성이 높은 모노머를 사용하는 것이 특징입니다.

이러한 유형의 단량체를 사용하는 높은 공정 속도는 용액에서 저온 및 계면 중축합의 선택을 설명합니다. 공정의 비가역성은 반응 혼합물의 낮은 온도로 인해 활성이 낮은 화학 물질을 얻습니다. 안에 유기화학고온의 용융물에서 발생하는 비평형 중축합의 변형도 있습니다. 그러한 공정의 예는 폴리에스테르의 디올 및 디할로겐 유도체로부터 얻는 공정이다.

캐러더스 방정식

중축합의 깊이는 반응 매질로부터 저분자량 생성물의 철저한 제거와 관련이 있으며, 이는 공정이 중합체 화합물의 형성으로 이동하는 것을 방지합니다.

공정의 깊이와 중합도 사이에는 관계가 있으며, 이는 수학 공식으로 결합되었습니다. 중축합 반응 동안 두 개의 작용기와 하나의 단량체 분자가 사라집니다. 공정 중에 일정 수의 분자가 소비되기 때문에 반응 깊이는 반응하는 작용기의 비율과 관련이 있습니다.

상호 작용이 클수록 중합도가 높아집니다. 공정의 깊이는 반응 기간, 거대 분자의 크기로 특징지어집니다. 중합과 중축합의 차이점은 무엇입니까? 우선, 프로세스의 속도뿐만 아니라 흐름의 특성입니다.

프로세스 종료 이유

폴리머 사슬의 성장을 멈추는 것은 화학적, 물리적 성질의 여러 가지 이유에 의해 발생합니다. 고분자 화합물의 합성 과정을 중단시키는 데 기여하는 주요 요인은 다음과 같습니다.

매체의 점도 증가;
확산 과정을 늦추고;
상호 작용 물질의 농도 감소;
온도 강하.

반응 매질의 점도가 증가하고 작용기 농도가 감소하면 분자 충돌 가능성이 감소하고 성장 과정이 중단됩니다.

중축합을 억제하는 화학적 이유 중 주요 원인은 다음과 같습니다.

변화 화학적 구성 요소작용기;
불균형한 양의 단량체;
저분자량 반응 생성물의 시스템 내 존재;
순방향 반응과 역방향 반응 사이의 균형.

동역학의 특이성

중합 및 중축합 반응은 상호작용 속도의 변화와 관련이 있습니다. 폴리에스테르화 공정의 예를 사용하여 주요 운동 공정을 분석해 보겠습니다.

산성 촉매 작용은 두 단계로 진행됩니다. 먼저, 촉매로 작용하는 산에 의한 초기 시약인 산의 양성자화를 관찰한다.

시약이 알코올 그룹을 공격하는 동안 중간체는 반응 생성물로 분해됩니다. 직접적인 반응이 진행되기 위해서는 반응 혼합물에서 물 분자를 적시에 제거하는 것이 중요합니다. 점차적으로 상대적인 증가로 인해 프로세스 속도의 감소가 관찰됩니다. 분자 무게중축합 제품.

분자 말단에 동일한 양의 작용기를 사용하는 경우 거대 거대분자가 생성될 때까지 장기간 상호작용을 할 수 있다.

프로세스 옵션

중합 및 중축합은 현대 화학 생산에 사용되는 중요한 공정입니다. 중축합 공정을 수행하기 위한 몇 가지 실험실 및 산업적 방법이 있습니다.

솔루션에서;
용융물에서;
계면 프로세스의 형태로;
에멀젼에서;
행렬에.

폴리아미드와 폴리에스테르를 생산하려면 용융 반응이 필요합니다. 기본적으로 용융물의 평형 중축합은 두 단계로 진행됩니다. 첫째, 상호작용은 진공에서 수행되어 단량체 및 중축합 생성물의 열 산화 분해를 방지하고 반응 혼합물의 점진적인 가열 및 저분자량 생성물의 완전한 제거를 보장합니다.

중요한 사실

대부분의 반응은 촉매를 사용하지 않고 수행됩니다. 반응 2단계에서 용융액을 진공 처리하면 폴리머의 완전한 정제가 수반되므로 번거로운 재침전 과정을 추가로 수행할 필요가 없습니다. 상호 작용의 첫 번째 단계에서 온도의 급격한 증가는 허용되지 않습니다. 이는 상호 작용하는 시약의 양적 비율을 위반하는 단량체의 부분 증발로 이어질 수 있기 때문입니다.

중합: 기능 및 예

이 공정은 단일 출발 단량체를 사용하는 것이 특징입니다. 예를 들어, 이러한 반응은 출발 알켄으로부터 폴리에틸렌을 생산할 수 있습니다.

중합의 특징은 주어진 수의 반복 구조 단위를 가진 큰 폴리머 분자의 형성입니다.

결론

중축합을 통해 다양한 현대 산업에서 요구되는 많은 폴리머를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 페놀-포름알데히드 수지는 이 과정에서 분리될 수 있습니다. 포름알데히드와 페놀의 상호작용은 첫 번째 단계에서 중간체 화합물(페놀 알코올)의 형성을 동반합니다. 그런 다음 응축이 관찰되어 고분자량 화합물인 페놀-포름알데히드 수지가 생성됩니다.

중축합에 의해 얻은 제품은 많은 현대 재료의 생성에 적용되었습니다. 이 화합물을 기반으로 하는 페노플라스트는 우수한 단열 특성을 가지므로 건축 시 수요가 많습니다.

중축합에 의해 얻은 폴리에스테르, 폴리아미드는 의학, 기술 및 화학 생산에 사용됩니다.

폴리에스터에 대한 첫 번째 언급은 과학자 Gay-Lussac과 Peluza가 젖산을 기반으로 폴리에스터를 합성한 1833년으로 거슬러 올라갑니다. 1901년에 Smith는 프탈산과 글리세롤을 기반으로 폴리에스테르를 합성한 최초의 사람이었으며 몰딩 조성물에도 폴리에스테르를 사용했습니다. 1941년 Winfield와 Dixon은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 합성했으며 현대 세계에서 연간 생산량은 6800만 톤입니다.

폴리우레탄 산업에서 선도적인 역할은 폴리에테르(80%)가 차지하지만 폴리에스터는 고유한 특성으로 인해 특정 응용 분야가 있습니다. 폴리에스테르 기반 폴리우레탄의 높은 내마모성과 용제에 대한 내화학성은 코팅 및 신발 밑창에 광범위하게 사용되었습니다. 방향족 폴리에스테르의 높은 열 및 산화 안정성은 경질 이소시아누레이트 폼의 생산에 사용됩니다. 연신 및 신축 능력으로 인해 연질 발포체 생산용 구성 요소에 폴리에스테르가 사용되었습니다.

폴리에스테르는 디카르복실산(및 그 유도체 - 에스테르 및 무수물)과 디올(또는 폴리올) 사이의 중축합 반응과 고리형 에스테르(락톤 및 고리형)의 고리를 열어 중합 반응에 의해 얻어진다. 탄산염.

폴리에스테르의 주요 등급을 고려하십시오.

선형 및 약간 분지된 지방족 폴리에스테르

지방족 폴리에스테르는 이염기 카르복실산(아디프산, 세박산, 글루타르산)과 글리콜(디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올) 및 분지제의 중축합 반응의 결과로 형성됩니다. (글리세롤, 트리메틸올 프로판 및 펜타에리트리톨). 폴리에테르와 달리 폴리에스터는 분자량 분포가 넓습니다.

지방족 폴리에스테르는 융점이 약 60°C인 가장 일반적으로 왁스 같은 고체입니다. 액체 폴리에스테르를 형성하는 디에틸렌 글리콜과 1,2-프로필렌 글리콜은 예외입니다. 폴리에스터 기반 폴리우레탄의 가수분해에 대한 저항성은 폴리에스터 사슬이 길어짐에 따라 잔류 산도 및 촉매 수준이 감소하고 사슬 분지 및 폴리에스터 결합 수가 증가함에 따라 증가합니다. 또한 솔벤트와 오일에서 폴리우레탄의 팽윤을 감소시킵니다.

열가소성 수지의 경우 아디프산, 에틸렌 글리콜, 1,4 부탄디올 및 1,6 헥산디올을 기본으로 하는 밀랍 폴리에스테르가 사용됩니다. 분자 사이에 수소 결합이 존재하기 때문에 폴리에스터는 단순한 폴리에스터보다 더 높은 물리적 및 기계적 특성을 나타냅니다. 그러나 습도와 온도가 높으면 폴리에스터 기반의 열가소성 수지가 미생물의 공격을 받는다는 단점도 있습니다. 이것은 열대 기후에서의 사용을 제한합니다. 열가소성 수지의 사용은 영하의 온도에서 낮은 유연성으로 인해 추운 기후에서도 제한됩니다.

탄성 발포체의 경우 분자량이 2000~3000g/mol이고 관능가가 아디프산과 디에틸렌 글리콜을 기준으로 2.05~2.2인 액상 폴리에스테르가 사용되며 글리세롤, 트리메틸올 프로판 및 펜타에리트리톨과 같은 체인 스플리터도 사용됩니다. 폴리에스테르는 폴리에테르보다 점도가 높기 때문에 폼이 성장하는 동안 셀을 안정화하는 데 도움이 됩니다. 1차 하이드록실 그룹은 거품이 올라올 때 초기 겔화를 자극합니다. 따라서 폴리에스테르를 사용하면 아민 촉매가 적게 필요합니다.

연질 PU 발포체의 첫 번째 산업 등급은 가볍게 분지된 폴리에스테르와 TDI로 만들어졌습니다. 탄성 폴리우레탄 폼은 현재 내용제성과 강도 증가가 필요한 라미네이트 직물, 여행 가방, 가방 및 자동차 인테리어 트림 부품의 생산에 사용됩니다.

분자량이 2000g/mol인 표준 등급의 폴리에스터를 기준으로 발포체의 밀도와 제형에 따라 상대적 신율이 150-300%인 재료가 얻어집니다. 이소시아네이트 지수가 90-98인 TDI 80/20을 기준으로 얻은 더 부드러운 폴리우레탄 폼은 350-450%의 파단 연신율을 가지며 주로 조직 복제에 사용됩니다. 전형적인 반경질 블록 PUF는 TDI를 표준 폴리에스테르와 고도로 분지된 폴리에스테르의 50:50 블렌드와 반응시켜 형성됩니다.

폴리에스테르는 폴리우레탄 접착제의 출발 물질로도 사용됩니다. 수산기 함유 화합물로는 예를 들어 세바스산, 글리세롤 및 글리콜을 기본으로 하는 폴리에스테르가 사용됩니다. TDI, MDI, TDI와 트리메틸올프로판의 반응 생성물 및 기타 다가 알코올이 이소시아네이트로 사용됩니다.

방향족 폴리에스테르.

방향족 폴리에스테르는 경질 폴리우레탄 및 폴리이소시아네이트 폼에 사용됩니다.

고도로 가교된 빠른 폴리이소시아네이트 PIR 발포체의 개발은 폴리에스터의 높은 기능성이 요구되지 않고 이소시아누레이트에 의해 가교가 제공되기 때문에 폴리에스터의 적극적인 사용으로 이어졌습니다. 폴리이소시아누레이트 폼은 폴리우레탄 그룹과 이소시아누레이트 고리를 모두 포함하는 하이브리드 구조입니다. 이소시아네이트 지수는 200 내지 300 이상의 범위에 있다. PIR 폼은 작동 온도가 100⁰С에 비해 140⁰С로 더 높고 화염 확산 속도가 더 낮습니다.

PIR의 주요 이점(개방 화재에 대한 내성)은 원래 발포체의 거시 구조를 유지하는 높은 화염 온도의 작용 하에 탄화 재료의 그리드가 형성되기 때문입니다. 이 물질(거품 코크스)은 매우 천천히 파괴되며 화염 확산을 막는 장벽 역할을 합니다. 또한 연소 중 코크스의 형성으로 인해 훨씬 적은 열이 방출됩니다. 우레탄 구조는 200⁰C 및 코크스 20%에서 분해되는 반면 이소시아누레이트 구조는 325⁰C 및 코크스 50%에서 분해됩니다.

열 안정성과 코킹도 폴리올 구조에 따라 달라집니다. 방향족 구조는 지방족 구조보다 가연성이 적습니다. 이 모든 것이 기능성, 점도 및 비용이 낮은 방향족 폴리에스테르의 확산으로 이어졌습니다.

PET 기반 폴리에스터는 경질 PUR 발포체에 사용됩니다. 섭씨 25도

PIR 발포체 생산을 위해 당량 238g/mol, 관능가 2, 하이드록실가 230-250mgKOH/g 및 25°에서 점도 2700-5500mPa.s인 PET 기반 폴리에스터 C가 사용됩니다.

빠른 PIR/PUR 발포체에 프탈산 무수물을 기반으로 하는 방향족 폴리에스테르를 사용하면 우수한 물리적 및 기계적 특성, 낮은 연기 발생, 열 안정성 및 내화성을 얻을 수 있습니다. 프탈산 무수물 기반 폴리에스테르와 발포제와의 상용성이 좋지 않은 문제는 시스템에서 유화제, 아민 및 폴리에테르를 사용하여 식물성 오일을 조성물에 도입함으로써 해결됩니다.

PIR 패널 생산을 위해 주로 FA 기반 방향족 폴리에스테르가 다음 매개변수와 함께 사용됩니다. 다) 2000~9000mPa.s

폴리카프로락톤- 개시제 및 촉매의 존재 하에서 ԑ-카프로락톤의 고리가 열림으로 인해 형성됩니다. 폴리카프로락톤은 이염기 카르복실산을 기본으로 하는 폴리에스테르보다 분자량 분포가 훨씬 좁고 점도가 낮습니다. 폴리카프로락톤을 시스템에 도입하면 상대적으로 긴 반복 소수성 세그먼트(CH 2) n의 존재와 저온에서도 필요한 탄성으로 인해 높은 가수분해 안정성을 달성할 수 있습니다. 비용.

폴리카프로락톤은 고형분 2액형 페인트에 주로 사용됩니다. 이 분야에서 그들은 덜 비싼 폴리에스터 폴리올과 경쟁합니다. 폴리카프로락톤 폴리에스테르는 다른 폴리머의 세그먼트로도 사용됩니다. 예를 들어, 양이온성 전착 페인트 제제, 에폭시 가소화 또는 폴리우레탄 분산액의 소프트 세그먼트로 사용하는 것이 좋습니다.

폴리카보네이트

폴리카보네이트는 매우 투명하고 내열성이 있으며 기계적 특성이 우수하고 촉매 활성 카르복실기가 없기 때문에 가수분해되지 않습니다. 실온에서 폴리카보네이트는 고체이며 질량에 따라 녹는점이 40-60⁰С 범위입니다.

고분자량 폴리카보네이트는 건축 부품 및 구조물의 도장, 자동차 장식 및 전자 제품에 사용됩니다. 저분자량 폴리카보네이트 1000-4000 g/mol은 LC 산업에서 큰 관심을 받고 있습니다. 이들은 지방족 및 지환족 폴리이소시아네이트의 부가 생성물에 의해 경화됩니다. 그 결과 내후성이 높은 제품이 탄생했습니다.

올리고에테르아크릴레이트

아크릴산이 존재하는 히드록실 말단 폴리에스테르 기반 제품. 이러한 이중 결합 제품은 UV 경화성 페인트에 사용됩니다. UV 개시제 존재 하에서 라디칼 중합의 결과로 제품이 가교되어 규칙적인 네트워크 구조를 형성합니다. 코팅 특성은 폴리에스테르 세그먼트의 크기와 구성에 의해 영향을 받습니다. 저분자량의 분지형 폴리에스터는 조밀한 네트워크 구조를 생성하는 반면 긴 지방족 사슬은 필름 탄성을 유발합니다.

접촉

날것의

에틸렌 글리콜
글리세린
프탈산 무수물
디에틸렌 글리콜
알릴렌 알코올
1,2-프로필렌 글리콜
4,4"-디히드록시디페닐-2-프로판
테레프탈산
말레산 무수물
디프로필렌 글리콜
푸마르산
메타크릴산

폴리에스테르말레이트 생산 계획:
1 - 원자로; 2,3 - 냉장고; 4 - 응축수 수집기; 5 - 진공 펌프;
6.11 - 필터; 7 - 믹서; 8 - mernik-디스펜서; 9 - 펌프; 10 - 용량
스티렌; 12 - 컨테이너
에틸렌 글리콜(또는 기타 다가 알코올)을
에나멜 또는 스테인리스 스틸 반응기 1,
교반기, 가열 및 냉각 재킷 장착, 역방향
냉장고 2, 60-70 °C로 가열. 이산화탄소 통과
또는 질소를 첨가하고 서서히 교반하면서 고체산을 첨가하고
반응 촉매. 온도를 160~210℃로 올리고 유지한다.
NPEF의 합성 브랜드에 따라 6-30시간 이내에 완료됩니다.
유리된 물은 반응구로부터 기체 흐름에 의해 운반되고 통과한 후
냉각기 2, 냉각기 3에서 응축되어 수집기에 수집됨
응축수 4. 수증기와 함께 가스는 부분적으로 글리콜을 운반합니다.
온도가 이상으로 유지되는 냉장고 2에서 식힌 후
100 °C, 반응기 1로 다시 배수됨.
전형적으로, 중축합은 산가에서 종결된다.
반응 혼합물 20-45 mg KOH/g. 완성된 NPEF, 70 °C로 냉각,
탱크에서 모노머가 1차 공급되는 믹서(7)에 투입
수지 중량의 30-55%의 양으로 10.
조기 공중합을 방지하기 위해
믹서 및 후속 저장 동안, 0.01-0.02%
하이드로퀴논. 2-4시간 교반 및 냉각 후
균질한 투명 혼합물이 필터 11에서 여과되고 용기에 부어집니다.
12.

폴리에틸렌 테레프탈레이트

디메틸 테레프탈레이트를 반응기 1에 넣고 140 °C로 가열하고
125 °C로 가열된 에틸렌 글리콜의 아연 아세테이트 용액.
에스테르 교환 반응은 200-230 °C에서 4-6시간 동안 질소 또는 이산화탄소 스트림에서 수행됩니다. 반응기는 채워진 컬럼 2를 갖추고 있습니다.
에틸렌 글리콜과 메틸 알코올의 증기를 분리하는 역할을 합니다.
냉장고 3의 메틸 알코올은 리시버 4에 수집되고,
승화 디메틸 테레프탈레이트는 컬럼에서 에틸렌 글리콜로 세척됩니다.
노즐에서 나와 반응기로 다시 돌아갑니다. 메틸 증류 후
알코올, 반응기의 온도는 260-280 ° C로 증가하고 증류됩니다.
과도한 에틸렌 글리콜. 용융 디글리콜 테레프탈레이트
금속 스트레이너 5를 통해 반응기 6에 붓습니다. 그 후
0.5-1시간 동안 로딩하면 진공(잔압 267 Pa)이 생성됩니다.
중축합은 280 °C에서 3-5시간 동안 수행됩니다.
주어진 점도의 용융. 방출된 에틸렌 글리콜은 증류되고,
냉장고(7)에서 응축되어 리시버(8)에 수집됩니다.
용융된 PET는 가압 질소로 반응기에서 압착됩니다.
드럼 9에 필름 형태의 슬롯 구멍,
물. 냉각된 필름은 기계(10)에서 부스러기 형태로 절단됩니다.
건조 및 포장에 들어갑니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 생산 방식:
1.6 - 원자로; 2 - 압축 컬럼; 3.7 - 냉장고; 4.8-
수신기; 5 - 필터; 9 - 냉각 드럼; 10 - 분쇄기

폴리카보네이트

포스겐화 방법
에스테르화 방법

주기적인 방법에 의한 폴리카보네이트 생산 계획:
1 - 원자로; 2, 6 - 냉장고; 3 - 와셔; 4 - 장치
탈수를 위해; 5 - 압축 컬럼; 7 - 집진기; 8 -
필터; 9 - 건조기; 10 - 과립기
패들 교반기(8-12rpm)가 장착된 반응기 1에서,
DFP의 10% 알칼리성 용액, 메틸렌 클로라이드,
촉매(4차 암모늄 염), 및
그런 다음 포스겐을 20–25°C에서 교반된 혼합물에 도입합니다.
중축합은 질소 분위기에서 7-8시간 동안 수행됩니다.
또는 아르곤, 페놀레이트는 대기 산소에 의해 산화되기 때문입니다.
반응에서 방출된 열은 냉각에 의해 제거됩니다.
반응기 재킷에 공급되는 물과 증발
냉장고에서 응축 후 메틸렌 클로라이드
2는 반응기로 반환됩니다.
중합체는 형성될 때 메틸렌 클로라이드에 용해됩니다.
점성이 있는 10% 용액이 와셔 3에 들어갑니다.
교반은 염산 용액으로 중화되고
두 단계로 나뉩니다. 함유하는 수상
용해된 염화나트륨을 분리하여 라인에 붓습니다.
폐수. 유기상을 물로 여러 번 세척
(각 세척 후 수성상이 분리됨)
장치로의 탈수 4. 수증기가 통과합니다.
패킹 컬럼 5, 냉장고에서 응축 6 및
물탱크에 들어갑니다. PC 용액은 집진기(7)에 공급된다.
여기서 PC는 메틸 알코올 또는 아세톤으로 침전됩니다. 에서
PC 현탁액은 필터 8에서 분말 형태로 분리됩니다.
건조기(9)로 보내진 다음 조립기(10)로 보내져
과립. 과립은 무색이거나 밝은 갈색을 띤다. 용제와 침전제의 혼합물이
재건.

연속 방법에 의한 폴리카보네이트 생산 계획:
1,2, 3 - 원자로; 4.6 - 분리 장치 5 - 추출
열; 7 - 스트리핑 컬럼; 8, 10 - 냉장고; 9 - 강수량
열
연속 PC 생산 방식에서 모든 구성 요소는 수용액입니다.
알칼리성 비스페놀 수용액을 용해시켜 얻은 디페놀산 나트륨,
메틸렌 클로라이드 및 포스겐 - 디스펜서를 통해 첫 번째
반응기 캐스케이드의 반응기 1. 빠른 혼합 보장
반응의 과정. 생성된 올리고머는 반응기 2로 유입된 다음
반응기 3. 모든 반응기에서 온도는 25-30 °C 이내로 유지됩니다.
중축합 공정을 심화하고 중합체를 얻기 위한 반응기 3
고분자량 촉매 도입(수용액
암모늄 알킬아릴 클로라이드).
수성 및 유기상으로 구성된 반응 혼합물은
연속 분리 장치 4. 정제를 위해 수성상을 공급하고,
메틸렌 클로라이드의 PC 용액은 추출 컬럼 5에서 물로 세척됩니다.
장치 6에서 물과 분리됩니다. 세척된 폴리머 용액은
공비혼합물의 형태로 남은 물을 분리하기 위한 증류탑(7)
물-메틸렌 클로라이드, 그 증기는 냉장고 8에서 냉각되어 들어갑니다.
분할을 위해.
냉각 후 메틸렌 클로라이드의 PC 탈수 용액
열 교환기 및 여과기(그림에는 필터가 표시되지 않음)가 다음을 위해 공급됩니다.
용기에 배수(필름을 받을 때 바니시로 사용하는 경우)
코팅) 또는 6MPa의 압력에서 130°C까지 가열한 후
노즐은 침전 컬럼 9로 공급됩니다. 이 컬럼에서,
압력 감소 대기압으로 및 메틸렌 클로라이드 PC의 증발
분말로 분리되어 컬럼 바닥에 침전됩니다. 커플
메틸렌 클로라이드는 냉장고(10)로 응축되고, 분말은
중합체 - 과립화용.

폴리아릴레이트

10.

배치법에 의한 폴리아릴레이트 생산 계획
1 - 이염화물 용액 제조 장치; 2 - 장치
비스페폴 용액의 제조; 3 - 원자로; 4 - 현탁액 수집기; 5 -
원심분리기; 6 - 습식 분말 수집기
계면 중축합은 경계에서 발생합니다.
용액이 배출될 때 형성된 상분리
디카복실산 디클로라이드(또는 혼합물
다양한 디카르복실산의 이염화물)
수성 알칼리성 유기 용매(용액 I)
2가 페놀 용액(용액 II). 안에
산업, 이 프로세스는 다음과 같이 수행됩니다.
방법. 장치 1에서 용액 I은
테레프탈산 및 이소프탈산 이염화물
p-크실렌, 장치 2 - DFP의 용액 II, 수성
수산화나트륨 용액 및 유화제. 거르는
용액은 반응기 3으로 공급되며, 여기서 20-25 ° C 및
교반기로 20-40분 동안 교반
계속
반응
축중합,
형태의 폴리머 방출과 함께
가루. 현탁액은 수집 4, 분말에 수집됩니다.
폴리머는 원심분리기 5에서 분리, 반복적으로
물로 세척, 젖은 컬렉션으로 전송
분말 6 및 유동층 건조기에서 건조를 위해 제공됩니다.
건조된 미세 분말은
포장 또는 과립.

중축합을 수행하는 방법의 선택은 초기 물질 및 생성된 중합체의 물리화학적 특성, 기술 요구 사항, 공정 중에 설정된 작업 등에 의해 결정됩니다.

온도별중축합 방법은 다음과 같이 나뉩니다. 높은 온도(200С 이상) 및 낮은 온도(0-50С), 반응 시스템의 응집 상태에 따라또는 위상 상태- 중축합용 대량의(녹다), 고상, 해결책, 유제(서스펜션), 2상 시스템(계면 중축합 - 예를 들어, 디클로라이드와 물과 디아민과의 유기상의 계면에서 폴리아미드 필름이 얻어진다).

용융 및 고상에서의 중축합은 고온에서 발생합니다. 에멀젼 중축합 및 계면 중축합 - 저온에서; 용액의 중축합 - 고온 및 저온에서.

저온 중축합은 주로 비평형, 고온 - 주로 평형.

용융 중축합, 용매 또는 희석제가 없는 상태에서 중축합(일반적으로 평형)을 수행하는 방법; 결과 폴리머는 용융 상태입니다. 출발 물질(및 때때로 촉매)은 생성된 중합체의 용융(연화) 온도(보통 200-400°C)보다 10-20°C 높은 온도에서 가열됩니다. 모노머의 산화 및 폴리머의 열산화 분해를 방지하기 위해 공정은 먼저 불활성 가스(종종 건조됨) 분위기에서 수행되며 저분자량 반응 생성물을 보다 완벽하게 제거하고 고분자 중합체의 형성을 향한 평형.

방법의 장점: 반응성이 낮은 모노머를 사용할 수 있는 가능성, 기술 계획의 비교적 단순성, 생성된 폴리머의 높은 수율 및 순도, 생성된 폴리머 용융물로부터 섬유 및 필름을 형성할 수 있는 가능성.

결함: 열적으로 안정한 모노머의 사용 필요성 및 고온에서의 공정, 공정 지속 시간, 촉매 사용.

대부분의 폴리머 용융물의 높은 점도로 인해 공정의 마지막 단계에서의 속도는 반응 그룹의 활동에 의해서가 아니라 다음과 같이 결정됩니다. 확산 요인(거대 분자의 이동성).

용융 중축합은 지방족 폴리아미드 및 폴리에스테르(예: 폴리아미드-6,6그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트). 주기적이고 지속적인 방식으로 수행됩니다. 첫 번째 경우 공정은 오토클레이브에서 수행되며 가열된 밸브를 통해 질소로 완성된 폴리머를 압착합니다. 연속 공정은 폴리머 배출구에 스크류 믹서가 장착된 관형 반응기뿐만 아니라 U형 및 L형 반응기에서 수행되어 모노필라멘트 형태의 방사구를 통한 용융물 및 압출의 효과적인 혼합을 보장합니다. 견인 또는 영화. 관형 장치는 공정이 얇은 층에서 일어나기 때문에 교반기가 필요하지 않습니다.

실험실 실습에서용융 합성에서 중축합 방법에 의해 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리헤테로아릴렌, 블록 및 랜덤 공중 합체.

용액 중축합- 중축합을 수행하는 방법으로, 단량체와 생성된 중합체가 한 상의 용액 상태입니다. 단량체 및(또는) 중합체가 반응 매질에서 부분적으로 용해될 때 방법의 다양한 변형이 가능합니다. 높은 MW의 폴리머를 얻기 위해서는 일반적으로 모노머와 폴리머가 반응 매질에 완전히 용해되어야 하며, 이는 두 가지 이상의 용매 혼합물을 사용하거나 반응 온도를 높여서 달성됩니다. 일반적으로 공정은 25-250°C에서 수행됩니다. 생성된 중합체는 열역학적으로 불안정한(준안정) 용액 또는 유방성 액정 시스템을 형성할 수 있습니다. 폴리머가 이러한 용액에서 침전된 후에는 이 용매에 다시 용해될 수 없습니다. 반응 용액에서 팽윤되지 않는 침전된 결정질 중합체에서 거대분자의 성장이 멈춘다; 팽윤이 가능한 비정질 폴리머에서 계속됩니다. 반응 용액에서 폴리머가 침전되면 결정화될 수 있습니다.

방법의 장점: 상대적으로 낮은 온도에서 공정을 수행할 가능성; 촉매로 작용하는 용매의 능력; 좋은 열전달; 필름 및 섬유 제조를 위한 생성된 폴리머 용액의 직접 사용 가능성.

독특한 특징은 부두에 대한 용제의 특성의 영향입니다. 결과 폴리머의 질량 및 구조. 용매(피리딘, 3차 아민, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등)가 예를 들어 반응에서 형성된 산에 결합하는 경우의 예가 알려져 있다. ~에 폴리에스테르화또는 폴리아미드화(소위 수용체 촉매 중축합). 예를 들어 H 2 O와 같은 용매 및 그 안에 포함된 불순물은 작용기 차단으로 이어지는 부반응을 일으킬 수 있습니다. 그들 중 특별한 위치는 고리화에 의해 점유되며, 그 강도는 반응 용액의 농도가 감소함에 따라 증가합니다.

실험실 실습에서용액에서 중합하는 방법으로 다양한 합성 카르보- 그리고 헤테로체인 폴리머, 포함. 유기 원소(폴리아세틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리헤테로아릴렌, 폴리실록산 등).

기술 및 계측은 중축합 유형에 따라 다릅니다. 용액에서 평형(가역적) 중축합의 경우 공정은 100–250°C에서 수행되며 생성된 폴리머를 잘 용해하고 저분자량 반응 생성물을 잘 용해하지 않는 용매가 사용됩니다. 이러한 용매의 끓는점은 저분자량 반응 생성물의 끓는점보다 높아야 합니다. 때로는 용매보다 끓는점이 낮은 저분자량 반응 생성물과 공비 혼합물을 형성하는 용매가 사용됩니다( 공비 중축합). 업계에서는 이 프로세스가 거의 사용되지 않습니다. 많은 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 생산의 첫 번째 단계는 과량의 단량체(이 예에서는 에틸렌 글리콜) 중 하나가 용매 역할을 할 때 일종의 용액 내 평형 중축합입니다.

용액에서의 비평형(비가역적) 중축합은 각각 100°C 미만 및 100°C 초과(대개 최대 200°C)의 저온 및 고온 공정 온도로 세분됩니다. 용액에서 저온 중축합의 변형은 폴리머가 물-유기 불균일 시스템의 유기상에서 형성될 때 에멀젼 중축합입니다. 유리된 HNa1은 알칼리 금속 탄산염 또는 수산화물로 수상에서 중화됩니다. 산업계에서 비평형 용액 중축합은 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리헤테로아릴렌등을 정기적으로 실시하고 있습니다.

고체상의 중축합 (고체 중축합), 중축합을 수행하는 방법, 단량체 또는 올리고머가 결정질 또는 유리질 상태이고 고체 중합체가 형성될 때. 일종의 고체 상태 중축합이 진행되는 동안 출발 물질이 녹거나 연화될 때 가능합니다. 여러 가지 면에서(조건, 공정의 규칙성) 고체 중축합은 용융물의 중축합과 유사합니다. 지방족(-아미노산)의 고체 상태 중축합은 반응 중 단량체-고분자 계면의 증가로 인한 자가 촉매 작용의 존재를 특징으로 하며, 여기서 단량체 분자는 결정보다 이동성이 더 큽니다. 자세하게 공부했습니다.

이 방법은 반응성이 높은 단량체로부터 폴리헤테로아릴렌을 얻는 데 사용됩니다. 금형에서 압력을 가해 공정을 수행하면서 폴리머 합성과 제품 성형을 결합합니다. 이러한 방식으로, 특히 폴리이미드, 폴리(아로일렌- 두번-벤즈이미다졸).

중요한 다양한 고체 중축합은 많은 것을 형성하는 과정의 두 번째 단계입니다. 폴리헤테로아릴렌, 미리 얻은 중간 고분자량 중합체(예비 중합체)로부터 형성된 필름 또는 섬유에서 수행된다. 이것은 일반적으로 중간 중합체(예: 폴리아믹산)의 유리 전이 온도 이하 또는 그 이상이지만 유리 전이 온도 또는 최종 폴리헤테로아릴렌. 일부 경우(예를 들어, 폴리히드라지드가 폴리-1,3,4-옥사디아졸로 변환되는 동안) 고리화 동안 유리 전이 온도의 증가로 인해 공정의 동역학적 억제가 관찰됩니다. 그런 다음 단계적으로 온도를 높이십시오. 때때로 다고리화는 고분자의 말단 관능기에서 고상 중축합을 수반하여 중합체의 분자량을 증가시킵니다.