PTT聚酯结构、性能、用途及合成研究

.4实验思路与流程进行反应前先检查所有仪器是否能正常工作，接口处是否完全密封，一切检查正常以后打开加料口，根据之前计算的对苯二甲酸和1，3－丙二醇，以及催化剂Rn的理论量称量并均匀加入反应釜中，关闭加料口完全密封。然后通水冷却，目的是防止搅拌器和反应釜的底部磨损过快。再打开搅拌器，将搅拌速度控制在大约60r/mn，并且搅拌10min，目的是使催化剂和两种原料完全混合。打开加热开关，并将反应釜的温度设置在275℃，加热的夹套温度设置在260℃，加热电压设置在120V，开始给反应釜加热，当蒸汽温度由室温急速上升到100℃左右时，此时反应釜的温度开始出现短暂的下降，是酯化反应吸热的表现，这时酯化反应开始。以此为开始时间，记录每隔15分钟反应釜温度的读数、夹套温度的读数、水蒸气温度的读数，一直到水蒸气温度开始下降，当温度下降到80℃以下时，酯化反应结束，关闭冷凝管上端的阀门。在进行预聚合反应之前，首先将冷凝管上端的通气阀门关闭，当水蒸气的温度降为常温时，将冷凝管下端的真空阀打开，将加热的夹套温度重新设置为275℃，打开真空泵，通过三叉开关控制真空度在900Pa左右，开始预聚合20～30min，此时每隔10分钟记录釜内温度的读数、夹套温度的读数、真空度的读数。当釜内温度达到250℃左右时，预聚合反应结束。预聚合的目的是使反应釜中的反应物在聚合反应前具有一定的粘度，否则会直接被真空泵抽出而堵塞反应管和通气管，影响了实验的进度同时也浪费了原料。预聚合反应结束后，立刻调整三通玻璃开关，使整个反应体系的真空度达到最高。这时聚合反应开始，我们以此为开始时间每隔10分钟记录釜内温度的读数、夹套温度的读数、真空度的读数以及观察电流指针的摆动情况。随着反应的进行，聚合物的粘度逐渐增大，电流显示器显示的电流也越来越大。由于电流值的大小随着聚合物的粘度的增加而增长，所以当搅拌电流达到最大时，及电流指针达到最大不再摆动，停止加热器加热及搅拌器搅拌，关闭真空泵和显示器，打开氮气阀，在氮气保护下迅速出料防止其冷却凝固。4.5实验数据整理及分析本次实验主要通过合成PTT原料PTA与PDO的摩尔比为1:1.4以及催化剂（Rn）在不同的ppm下实验进行对比研究，并分析Rn催化剂合成PTT的色相与粘度和催化剂用量的关系。根据五组实验的结果，把它们绘制成表格，汇总如下：第一组第二组

第三组第四组第五组（1）酯化反应过程中催化剂对酯化反应时间的影响由于本实验采用直接酯化法，催化剂参与了酯化反应和聚合反应，完全没有接触空气。而且催化剂呈细微粉末状，在反应中能和反应物充分接触，并均匀混合，加快酯化反应的过程。图4.3五组实验酯化反应中酯化时间随催化剂用量的影响通过图4.3知道催化剂在相同的对苯二甲酸和1，3－丙二醇的质量下，催化剂的用量越高，催化效果越好，其中第五组酯化反应所需的时间最短，为65分钟。所以可以适当增加催化剂的含量以加快酯化反应的速度。对生产厂家来说，通过降低酯化反应时间可以提高产能，并且也能提高生产效率。酯化反应过程中釜内温度随时间的影响图4-2五组实验酯化反应中釜内温度T1随时间的影响图4.4反映了五组酯化釜内温度随时间的影响，由图可以看出来在0～5分钟，釜内的温度出现短暂的下降，这是酯化反应吸热的表现；在5～20分钟，釜内温度急速上升；在20～125分钟，釜内温度缓慢上升，最后达到顶峰。其中第五组反应结束最快，在65分钟左右结束反应，降低了酯化反应的时间。酯化反应过程中水蒸气温度随时间变化的影响图4.4五组实验酯化反应中水蒸气温度T3随时间变化的影响图4.5可以比较明显的显示水蒸气随时间的变化，在0～10分钟，温度急剧上升，并且上升到100℃左右，保持60分钟左右，出现了下降，其中第四组、五组下降最快，说明它们的酯化反应完全。聚合反应过程中粘度随真空度的影响图4-5五组实验聚合反应中粘度随真空度变化的曲线图图4.5反映出五组实验聚合反应粘度随真空度变化的曲线图，从图中我们知道随着真空度的增加，粘度明显提高了，其中第三组的粘度最好，为1.086，真空度为250Pa。对于本次选用的反应釜来说，真空度还有提升空间。（5）聚合反应中粘度随催化剂的含量的影响图4.6五组实验聚合反应中粘度随催化剂的含量变化的曲线图从图4.6我们可以明显看出粘度最高的是第三组，它的催化剂含量为0.561（g）。第四、第五组的催化剂用量都比第三组高但是粘度反而下降。说明在相同条件的情况下，催化剂过少和过多，都将导致粘度下降。5结论（1）比较不同Rn催化剂用量对PTT聚酯的影响，发现当催化剂的用量为400ppm时，得到的聚酯特性粘度最大，粘度为1.086。（2）比较不同真空度对PTT聚酯粘度的影响，发现当真空度越高，粘度越好，其中第三组的真空度最高，达到的粘度为1.086。（3）比较不同Rn催化剂用量对酯化反应时间的影响，发现催化剂的用量越多，酯化反应的时间越短，但是由于催化剂的合成成本要求高，在相同条件下，催化剂的用量为300ppm下酯化反应最好。（4）比较不同Rn用量对PTT聚酯产品色相的影响，发现催化剂用量越多聚酯产品的颜色本应该越黄，但是由于催化剂用量越多酯化反应的时间越短，所以聚酯产品的颜色越白、晶透度越好。（5）比较五组实验酯化反应的釜内温度、水蒸气温度的不同变化，发现酯化反应最佳反应时间为120min(±10)。参考文献AsadinezbadA,YavariSH,JafarHA,etal.PhasemorphologyandthermalcharacteristicsofbinaryblendsbasedonandPA12[J].PolymerBulletin,2005,54:205-213.马正升.我国PTT纤维及纺织品迎来发展黄金期[J].精细与专用化学品,2009,17(13):3-3.李振峰.我国聚酯产业技术发展历程回顾[J].合成纤维工业,2004,27(4):28-30.杜志伟.PTT树脂－聚酯家族的新秀[J].纺织科学研究,2000,2(2),5.钱芝龙.PTT工程塑料的开发和应用[J].工程塑料应用，2003,31(7):31-4.ChuahH.Corterrapoly(trimethyleneterephthalate)-newpolymericfiberforcarpets[J].ChemicalFibersInternational,1996,46(6):424-9.王德诚.PTT纤维的发展现状和前景[J].聚酯工业，2001,14(5):1-5.刘玉莉，钱以宏.国内地毯业的现状及PTT地毯产品前景分析[J].合成纤维,2002,2003,17(2):249-252.杨栋.PTT纤维的染整加工(一)[J]。印染.2006(01):45-49.WardIM,WildingMA,BrodyH.Themechanicalpropertiesandstructureofpoly(m-methyleneterephthalate)fibers[J].JournalofPolymerScience:PolymerPhysicsEdition,1976,14(2):263-274.黄立新.PTT纤维及其产品的开发与应用[J].上海纺织科技,2002,30(2):16-17.KellerA.Thespheruliticstructureofcrystallinepolymers.PartⅡ.Theproblemofmolecularorientationinpolymerspherulites[J].JournalofPolymerScience,1955,17(85):351-364.ReddyN,YangYQ.FibersfromPoly(trimeth-yleneterephthalate)(PTTFibers)[M].SpringerBer-linHeidelberg,2015-06-15孙西超,周婷,奚柏君,等.PTT与PET纤维的性能比较[J].轻纺工业与技术,2016,45(4):31-33,18.ZhengYY,LiJL,LiRZ.StudyontheTensilePerformanceofPTTFiber[J].ModernAppliedScience,2009,3(1):128-137.董召勤.PTT纤维的染色性能研究[D].苏州:苏州大学,2004.KimJH,YangSS,HudsonSM.Comparisonofthestructure-propertyrelationshipsforPTTandPETfibersspunatvarioustake-upspeeds[J].FibersandPolymers,2011,12(6):213-237.LuoJ,XuGB,WangFM.ExternalconfigurationandcrimpparametersofPTT(Polytrime-thyleneterephthalate)/PET(Polyethylenetereph-thalate)conjugatedfiber[J].FibersandPolymers,2009,10(4):178-189.王秀荣，祝丽娟.PTT纤维的开发状况及发展趋势[J].聚酯工业，2007(4):12-14.SarathchandranC,ChanC,KaritnSR.Poly(TrimethyleneTerephthalate)－TheNewGenerationofEngineeringThermoplacticPlyester[M].PhysicalChemistryofMacromolecules.2014.陈恩庆，陈克全，马雪琳等.PTA酯化缩聚法合成PTT的研究[J].合成纤维工业，2002,25(5):11.樊贝贝，朱志庆，方云进.钛系催化剂合成聚对苯二甲酸1,3－丙二醇酯.石汕化工，2015,44(8):989-995.陈克权，张毗，陈恩庆等.聚对苯二甲酸丙二醇酷的合成[J].高分子材料科学与程.2005,21(2):166-169.吴梓新，孙朝阳，陶震等.PTT合成放大实验及其纺丝性能研究.合成纤维工业.2012,35(6):20.魏高富.PTT合成研究[J].合成纤维,2005,14(5):59-67.致谢非常感谢刘坚老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，老师给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，老师放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向刘老师表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！通过这一阶段的努力，我的毕业论文《PTT聚酯结构、性能、用途及合成研究》终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，