不饱和聚酯的实验室合成过程

  1、生产流程简介
  生产流程见示意图:


  2、聚酯的典型配方
  聚酯的配料比通常用摩尔比表示,通用型树脂典型的配比如下表:


   由表上可知。二元醇对二元酸的总摩尔比为2.2:2.0,二元醇过量10%,这是为了控制聚酯的相对分子质量所必须的。
  投料后的物料平衡及聚酯的收率可做如下计算:

  制得的聚酯的理论收率为:


  倘若加入35.5%的苯乙烯,则不饱和聚酯树脂的理论收率为:
 


  3、实验仪器装置
  常用的是三口或四口圆底烧瓶,装有电动搅拌器、直管冷凝器、分馏柱、温度计和温度控制仪以及惰性气体导入管。如图所示:


  圆底烧瓶固定在试管架上,底部置于电炉上,外部要保温,目前有专供实验室用的加热锅,从而集管架、电炉、保温层为一体,大大简化了试验仪器的安装工作。
  在酯化阶段,实验装置上要装有分馏柱。当反应后期需要蒸出所生成的副产物水时,仪器改装成图7-9(b)中所示样子。整个反应是在有惰性气体保护下进行的,惰性气体应当通过一个起泡器。它不仅起到汽水阀的作用(安全),而且也给出一个清晰可见的气体流速(根据流速大小控制惰气通入量)。通入惰气有三个功用:(1)排除氧气,降低高温下氧化裂解的变色作用,即有利于改善成品的外观光泽;(2)帮助排掉水分,提高反应速率;(3)气流起到搅拌作用。应当控制惰性气体通入量,因为过大的通入量将会带走较多的热量,降低了反应温度和造成二元醇的损失,况且也不安全。
  应当注意到用一支温度计测量液体物料――――反应温度(T1),用第二支温度计插入分馏柱(a)装置测量馏头温度(T2),(b)装置为反应后期冷凝器位置。
  4、操作步骤
  
(1)按配方投入各种原料,加热升温至100℃左右,启动搅拌器,通入惰性气体(亦可不通)。
  (2)物料温度升至150℃-160℃,酯化反应开始,分馏柱温度上升,保温反应半小时,控制馏头温度在100-105℃,好控制在103℃左右。
  (3)保温半小时后,继续升温至200±5℃,直至酸值达到所需要求(一般均在75以下)。缩水量已达到理论脱水量的2/3-3/4以上时,可以借助抽真空的方法,迫使水分蒸出。
  (4)当酸值降至50左右,反应基本上完成,这时可停止抽真空,降温到190℃加入阻聚剂(对苯二酚),同时准备与交联剂混溶。
  (5)聚酯温度降至130℃左右(低于苯乙烯的沸点145℃),与苯乙烯混溶、稀释温度控制在95℃以下,不要低于聚酯的软化点60-70℃。高于95℃会引起聚酯与苯乙烯的热交联,发生凝胶现象,造成整个树脂的报废;低于聚酯的软化点则混溶不良,聚酯成团,影响其应有的性能。