本文選題：聚對苯二甲酸丙二醇酯　切入點：縮聚反應　出處：《山東大學》2017年碩士論文

【摘要】：聚對苯二甲酸丙二醇酯,Polytrimethylene terephthalate,簡稱為 PTT,是一種大容量的半結晶的熱塑性的聚酯類材料。PTT的高分子鏈具有其獨特的螺旋狀結構,使之表現(xiàn)出固有的彈性,以及良好的加工性能。PTT既有聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維(PET)的韌性、強度和耐熱性,又有聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纖維的加工優(yōu)勢,而且由PTT為主體材料制成的纖維,不僅有比PET纖維和PBT纖維更高的拉伸回彈率、更低的模量,且兼有尼龍(PA)纖維易加工性、易染色性、蓬松性等的優(yōu)良特性,PTT在合成纖維、紡織、工程塑料等領域有廣闊的市場和應用前景。高特性黏度PTT樹脂的合成技術主要被美國的杜邦和殼牌兩家公司所壟斷,而且國內PTT合成和生產技術還不夠成熟,得到的PTT產品的特性黏度不高,PTT國產工業(yè)化生產面臨巨大挑戰(zhàn)。本研究工作以對苯二甲酸和1,3-丙二醇為原料,在催化劑的作用下,通過直接酯化縮聚法合成了特性黏度大于0.9 dL/g的PTT樹脂,PTT樹脂的粘均分子量大于5.0×104g/mol,端竣基含量為V[-COOH]=14.16μmol/g。研究了聚合反應溫度、聚合反應時間、攪拌強度、真空度和投料量/反應器體積比對制備高特性黏度PTT樹脂的影響。利用紅外光譜、烏氏黏度計、熱重分析、偏光顯微鏡等技術對PTT樹脂進行了相應的結構與性能的表征。研究結果表明,縮聚反應的溫度對制備高特性黏度的PTT有重要影響,在縮聚反應的反應溫度低于260℃時,合成PTT樹脂的特性黏度低于0.9 dL/g,在此溫度范圍內,高的聚合反應溫度有利于獲得較高特性黏度的PTT樹脂;當聚合反應的溫度高于270℃時,PTT樹脂的特性黏度也低于0.9 dL/g,且隨聚合反應溫度的升高,PTT樹脂的特性黏度會急劇下降。在本研究體系中,控制合成特性黏度大于0.9 dL/g PTT樹脂的溫度區(qū)間在260-270℃�？s聚反應的反應時間對制備高特性黏度的PTT有影響,當聚合反應的反應時間小于6 h時,縮聚反應的反應程度不高,得到的PTT樹脂特性黏度低于0.9 dL/g,若反應時間太長,聚合物的降解及其它的副反應速率會逐漸加強,導致產物特性黏度的下降�？刂凭酆戏磻獣r間為6 h,得到PTT樹脂的特性黏度大于0.9 dL/g。攪拌速率、攪拌方式、真空度、投料量/反應器體積比都會影響小分子副產物從聚合反應體系中的排出,通過改變攪拌方式,增加攪拌速率和提高體系真空度,將有利于合成特性黏度大于0.9 dL/g的PTT樹脂。熱重分析表明,PTT樹脂具有良好的熱穩(wěn)定性,特性黏度在0.5043-1.0643 dL/g的PTT樹脂,其熱失重5%時的溫度在360-374℃范圍內,降解速率最大時的溫度在398-405℃范圍內,PTT樹脂的分子量對其熱穩(wěn)定性能的影響不明顯。采用偏光顯微鏡研究了合成PTT樹脂的結晶行為,PTT樹脂結晶主要是形成球晶,在偏光顯微鏡下觀察可以看到呈現(xiàn)黑十字消光的現(xiàn)象,在190℃和210℃,PTT等溫結晶速率分別是0.3567 μm/s和0.0370μm/s,在較高溫度下等溫結晶,其形成的球晶中會出現(xiàn)間距均勻的環(huán)帶。在非等溫結晶的過程中,當降溫速率較小時,在球晶中心就會出現(xiàn)環(huán)帶現(xiàn)象,而且降溫速率越快,生成球晶的尺寸越小。小試實驗是工業(yè)上放大工藝研究的基礎。為了實現(xiàn)纖維級PTT的工藝研究,我們甄選了合適的放大方法,在實驗室小試成功合成高特性黏度的PTT樹脂基礎上,采用逐級經驗放大法,不斷改變投料量和反應器體積的放大倍數(shù),通過適當調整聚合反應條件,分別在0.5 L、1.0 L、2.0 L、3.0 L和5.0 L的反應器中,成功制備了特性黏度大于0.9 dL/g的PTT樹脂。研究結果發(fā)現(xiàn),在逐級放大實驗過程中,需要適當調整催化劑的用量和投料量/反應器體積比,降低投料量/反應器體積比有利于制備高特性黏度PTT樹脂。放大研究過程中優(yōu)化縮聚反應時間為5 h,投料量/反應器的體積比最高為0.8668 kg/L。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ325

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 武振俠;肖剛;鄭幗;;國內外PTT現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J];聚酯工業(yè);2014年05期

2 崔小明;;國內外PTT的發(fā)展現(xiàn)狀[J];聚酯工業(yè);2013年03期

3 吳梓新;孫朝陽;陶震;林歐亞;李錚;;PTT合成放大實驗及其紡絲性能研究[J];合成纖維工業(yè);2012年06期

4 吳從意;陳靜;;1,3-丙二醇制備研究進展[J];分子催化;2012年03期

5 任夫健;凌永社;王慶志;;化工放大技術方法的研究[J];現(xiàn)代化工;2011年S1期

6 馬正升;;我國PTT纖維及紡織品迎來發(fā)展黃金期[J];精細與專用化學品;2009年13期

7 林林;;PTT纖維的特點及開發(fā)前景[J];聚酯工業(yè);2009年03期

8 孫博;劉志敏;游松;;1,3-丙二醇生產的研究進展[J];生物技術通訊;2008年05期

9 孟翠敏;田華;;1,3-丙二醇的生產技術[J];天津化工;2008年01期

10 陳克權,張飚,陳恩慶,唐小真;聚對苯二甲酸丙二醇酯的合成[J];高分子材料科學與工程;2005年02期

相關博士學位論文 前1條

1 殷勤儉;功能性聚酯（PET）復合材料的制備和性能研究[D];四川大學;2007年

，

本文編號：1654494