Polibütilen tereftalat (PBT), elektronik, elektrikli ev aletleri, otomotiv üretimi ve makine gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılan yüksek-performanslı bir termoplastik polyesterdir. Polibütilen tereftalat üretim prosesi aşağıda detaylı olarak anlatılmıştır.
Hammadde Hazırlama
Polibütilen tereftalat üretiminin birincil hammaddeleri tereftalik asit (PTA) ve 1,4-bütandioldür (BDO). PTA, tipik olarak %99'u aşan yüksek saflık gerektiren beyaz kristalli bir katı veya tozdur. BDO renksiz, viskoz bir sıvıdır; Sonraki reaksiyonu kolaylaştırmak için kalitesi ve saflığı da sağlanmalıdır. Üretim başlamadan önce ham maddeler, yabancı maddeleri ve nemi gidermek için sıkı kalite testlerinden ve ön işlemlerden geçirilir.
Doğrudan Esterifikasyon Üretim Süreci
1. Esterleşme Reaksiyonu
PTA ve BDO, belirli bir molar oranda (tipik olarak 1:1,1 ila 1:1,5 aralığında) bir esterifikasyon reaktörüne yüklenir. Reaktörün içinde PTA ve BDO, bis(4-hidroksibütil) tereftalat (BHBT) ve su üretmek için bir katalizör varlığında esterleşmeye tabi tutulur. Yaygın katalizörler arasında titanyum-bazlı ve antimon-bazlı türleri bulunur; Titanyum bazlı katalizörler yüksek aktiviteleri ve hızlı reaksiyon hızları nedeniyle tercih edilir. Reaksiyon sıcaklığı genellikle 220 derece ila 250 derece arasında tutulur ve basınç atmosferik veya hafif pozitif seviyelerde tutulur. Reaksiyon boyunca, reaksiyonun ilerlemesini sağlamak için üretilen su sürekli olarak damıtılır.
2. Polikondensasyon Reaksiyonu
Esterifikasyon aşamasından elde edilen BHBT bir polikondensasyon reaktörüne aktarılır. Yüksek sıcaklık (240-260 derece) ve yüksek vakum (100 Pa'nın altında) koşulları altında BHBT, polibütilen tereftalat ve 1,4-bütandiol oluşturmak üzere polikondensasyona uğrar. Reaksiyon ilerledikçe polimerin moleküler ağırlığı giderek artar. Reaksiyon hızını ve polimer kalitesini arttırmak için tipik olarak küçük miktarlarda stabilizatörler ve antioksidanlar eklenir. Polikondensasyon reaksiyonu nispeten uzun bir süre gerektirir, genellikle 2 ila 4 saat arasında değişir.
3. İşlem sonrası-
Polikondensasyon reaksiyonunun tamamlanmasının ardından, polimer eriyiği reaktörden çıkarılır ve polibütilen tereftalat (PBT) topakları elde etmek için soğutma ve topaklaştırma gibi -işlem sonrası aşamalara- tabi tutulur-. Soğutma genellikle polimer eriyiğinin hızla katılaştırılması için su veya hava yoluyla sağlanır. Bir peletleyici, soğutulmuş polimer şeritlerini tekdüze peletler halinde keserek depolamayı ve taşımayı kolaylaştırır.
Transesterifikasyon Üretim Süreci
1. Transesterifikasyon Reaksiyonu
Transesterifikasyon prosesinde ham madde olarak dimetil tereftalat (DMT) ve 1,4-bütandiol kullanılır. DMT ve 1,4-bütandiol, transesterifikasyon reaktörüne belirli oranlarda yüklenir; burada reaksiyon, bir katalizörün (bir asetat gibi) varlığında ilerler. Reaksiyon sıcaklığı genellikle 180 derece ile 220 derece arasında tutulur; Yan ürün olarak metanol üretilir. Metanolün sürekli damıtılması reaksiyonu bis(4-hidroksibutil) tereftalat oluşumuna doğru yönlendirir.
2. Çoklu Yoğunlaştırma ve-Son İşleme
Transesterifikasyon yoluyla elde edilen bis(4-hidroksibütil) tereftalat için müteakip polikondansasyon ve -sonraki işleme aşamaları esasen doğrudan esterleştirme prosesindekilerle aynıdır. Polikondansasyon, yüksek-sıcaklık ve yüksek vakum koşulları altında gerçekleştirilir, ardından nihai ürünü elde etmek için soğutma ve peletleme yapılır.
İki Üretim Sürecinin Karşılaştırılması
Doğrudan esterleştirme işlemi, nispeten düşük hammadde maliyetleri (tereftalik asit kullanılarak), daha az reaksiyon adımı ve yüksek üretim verimliliği gibi avantajlar sunar. Ancak yüksek ham madde saflığı gerektirir ve sıkı reaksiyon koşulları gerektirir. Transesterifikasyon prosesi nispeten yumuşak reaksiyon koşullarından ve daha düşük ham madde saflığı gerekliliklerinden yararlanır. Tersine, daha pahalı olan DMT'ye dayanır ve yan ürün olarak metanol üretir, bu da geri kazanım ve arıtma gerektirir.