CN113185681A - 一种发泡型聚酯浆料的制备方法 - Google Patents

一种发泡型聚酯浆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚酯浆料制备的技术领域,公开了一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其包括以下步骤,打浆混合、酯化、缩聚、充氮、粉碎,得到块状的发泡型聚酯浆料。本发明具有以下优点和效果:通过优化缩聚和充氮步骤,以提高聚酯浆料熔体的比表面积,并降低其膜壁厚度,从而达到了提高破碎效率和溶解速率的目的。

Description

一种发泡型聚酯浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯浆料制备的技术领域,特别涉及一种发泡型聚酯浆料的制备方法。
背景技术
聚酯,是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。聚酯包括聚酯树脂和聚酯弹性体。聚酯树脂又包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT))和聚芳酯(PAR)等。聚酯弹性体(TPEE)一般由对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成,链段包括硬段部分和软段部分,为热塑性弹性体。
目前,聚酯产品通常的生产工艺中,通过抽真空系统排出系统内富余的乙二醇,以达到提高分子量、并缩合聚合的目的,在聚合结束后,通过压出冷却成颗粒或块状,使得聚合物致密,以便产变在后续熔融生产中便于压实,以提高聚酯产品的合格率。由于现在的聚酯浆料生产沿用了通常聚酯的生产工艺,产品致密,即产品的比表面积小、膜壁较厚,其不便于溶解和破碎,提高了生产成本、还降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种发泡型聚酯浆料的制备方法,具有提高破碎效率和溶解速率的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1-2min,得到聚酯原料;S2先将反应釜预热至150-175℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至100-105℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至200-220℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在110-120℃,当反应釜内温度达到230-245℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至260-270℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至165-175℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;S3先将缩聚釜预热至235℃,在50-100r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂投入缩聚釜中,静态常压升温至260-270℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至90-100Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应2-3h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌5-10min,进而得到聚酯浆料熔体;S4采用高纯度的氮气对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.13-0.17Mpa,继续搅拌5-10min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到颗粒状的发泡型聚酯浆料。
通过采用上述技术方案,在实际生产过程中,原料打架混合、酯化和缩聚的步骤较为简易快捷;其中,在缩聚步骤中,疏松剂能提高预熔液的正电倾向,以保证缩聚反应过程中各原料的和易性,另外,预先添加的消泡剂能除去或抑制原料缩聚是产生的泡沫和大气泡,并在缩聚反应完成后添加引气剂,以便引入小气泡,从而使得聚酯浆料熔体内能形成多个微孔,由于反应条件控制及粘度调节剂的协同作用,聚酯浆料熔体的粘度较为均匀,从而在接触真空后,大量气体仍然留存在聚酯浆料熔体内部并形成多个封闭式气腔;另外,由于缩聚反应结束后,聚酯浆料熔体的粘度非常大,并容易在缩聚釜搅拌器的周围形成较深的旋涡凹腔,此时冲入的高纯度氮气能随着旋涡凹腔深入聚酯浆料熔体的表面,促使聚酯浆料熔体表面形成多个开放式气腔;因此,在自然冷却过程中,这种内外带有多个气腔的聚酯浆料熔体能较快冷却,并且,由于冷却后的聚酯浆料熔体的比表面积较大,膜壁相对较薄,便于破碎和溶解;在此过程中,通过优化缩聚和充氮步骤,以提高聚酯浆料熔体的比表面积,并降低其膜壁厚度,从而达到了提高破碎效率和溶解速率的目的。
优选地,所述发泡型聚酯浆料由以下重量份的原料制成,回收聚酯100份;乙二醇20-30份;三单体15-18份;间苯二甲酸8-18份;催化剂0.1-0.5份;消泡剂0.6-1.0份;疏松剂1.5-2.0份;粘度调节剂4-6份;引气剂0.15-0.22份。
具体地,所述催化剂为载在高温热处理的三氧化二铝上的氧化钒、氧化锑、氧化铋、氧化铁和氧化钾中的一种或几种的组合物。以高温灼烧的三氧化二铝为载体,用上述金属氧化物为活性组分制得的催化剂,其具有优良的活性及选择性,在上述反应条件下,能使聚酯的收率和选择率达到95%以上,并将降低副产物的生成量。
具体地,所述消泡剂为有机硅消泡剂。有机硅烷消泡剂一般是应用于溶剂型木器漆的生产和应用过程中阻止泡沫和水泡的形成的,现用于聚酯浆料的制备,能起到阻止泡沫和大气泡的形成的目的。
具体地,所述疏松剂为气相三氧化二铝。气相三氧化二铝具有较强的正典型倾向,有利于聚酯浆料中静电的形成,避免此类静电带来的流平性降低的问题,并提高缩聚过程原料的疏松度;同时,气相三氧化二铝具有抗氧化作用,在该配方比例下,无需添加抗氧化剂,即可抑制部分原料间氧化反应,避免聚酯浆料表面发黄。
具体地,所述引气剂为聚醚类引气剂。通过聚醚类引气剂与粘度调节剂等复配,能提高了聚醚类引气剂引入的小气泡的稳定性,也达到了提高聚酯浆料熔体比表面积的效果。
具体地,所述粘度调节剂为纤维素醚、黄原胶、枸橼胶中的一种或几种的组合物。纤维素醚等与其他原料的相容性好,并且稳定性好,适用于长时间储存;其中,优选采用纤维素醚,其高分子结构能吸附多余水分并形成空间三维网状结构,从而有效提高聚酯浆料的和易性,使聚酯浆料中的气泡更加稳定不易破裂,能进一步提高破碎效率和溶解速率。
优选地,所述S3中,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为2-3批次投入缩聚釜中。在此条件下,聚酯浆料熔体比表面积较大。
优选地,所述S4中,所述高纯度氮气自聚合釜的顶部通入。
优选地,所述S5中,用强力粉碎机将发泡料块破碎成粒径为0.25-2.50mm的颗粒状,外观为乳白色,颗粒堆积密度1.12-1.24g/cm3,特性粘度为4.8-7.3mPa·s。
本发明的有益效果是:通过优化缩聚和充氮步骤,以提高聚酯浆料熔体的比表面积,并降低其膜壁厚度,从而达到了提高破碎效率和溶解速率的目的。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:为本发明公开的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至150℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至100℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至200℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在110℃,当反应釜内温度达到230℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至260℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至165℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在50r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为2批次投入缩聚釜中,静态常压升温至270℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至90Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应2h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌5min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气自聚合釜的顶部通入,对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.13Mpa,继续搅拌5min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到粒径为0.25-2.50mm的颗粒状的发泡型聚酯浆料,其外观为乳白色,颗粒堆积密度1.12g/cm3,特性粘度为4.8mPa·s。
实施例2:为本发明公开的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1.25min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至160℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至101℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至205℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在115℃,当反应釜内温度达到235℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至265℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至170℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在60r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为2批次投入缩聚釜中,静态常压升温至265℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至95Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应2.5h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌6min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气自聚合釜的顶部通入,对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.15Mpa,继续搅拌6min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到粒径为0.25-2.50mm的颗粒状的发泡型聚酯浆料,其外观为乳白色,颗粒堆积密度1.15g/cm3,特性粘度为5.0mPa·s。
实施例3:为本发明公开的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1.5min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至170℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至102℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至210℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在110℃,当反应釜内温度达到240℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至270℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至175℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在70r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为2批次投入缩聚釜中,静态常压升温至260℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至100Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应3h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌7min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气自聚合釜的顶部通入,对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.14Mpa,继续搅拌8min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到粒径为0.25-2.50mm的颗粒状的发泡型聚酯浆料,其外观为乳白色,颗粒堆积密度1.18g/cm3,特性粘度为5.6mPa·s。
实施例4:为本发明公开的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1.75min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至175℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至104℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至215℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在115℃,当反应釜内温度达到245℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至265℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至170℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在90r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为3批次投入缩聚釜中,静态常压升温至265℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至95Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应3h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌9min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气自聚合釜的顶部通入,对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.16Mpa,继续搅拌9min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到粒径为0.25-2.50mm的颗粒状的发泡型聚酯浆料,其外观为乳白色,颗粒堆积密度1.20g/cm3,特性粘度为6.1mPa·s。
实施例5:为本发明公开的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合2min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至165℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至105℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至200℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在120℃,当反应釜内温度达到235℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至270℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至175℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在100r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为3批次投入缩聚釜中,静态常压升温至270℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至100Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应3h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌10min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气自聚合釜的顶部通入,对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.17Mpa,继续搅拌10min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到粒径为0.25-2.50mm的颗粒状的发泡型聚酯浆料,其外观为乳白色,颗粒堆积密度1.24g/cm3,特性粘度为7.3mPa·s。

Claims (10)

1.一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤,
S1将回收聚酯、乙二醇、三单体、间苯二甲酸和催化剂打浆混合1-2min,得到聚酯原料;
S2先将反应釜预热至150-175℃,并将反应釜分馏柱的顶温预热至100-105℃,然后将S1得到的聚酯原料投入反应釜内,静态常压升温至200-220℃,此过程反应釜分馏柱的顶温开始阶段控制在110-120℃,当反应釜内温度达到230-245℃时,聚酯原料完全熔融,馏出水分达到理论馏出量的90-100%时,将反应釜进一步升温至260-270℃,且反应釜分馏柱的顶温提升至165-175℃,蒸馏出多余的乙二醇,得到预熔液;
S3先将缩聚釜预热至235℃,在50-100r/min的搅拌条件下,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂投入缩聚釜中,静态常压升温至260-270℃,此过程逐渐提高缩聚釜内的真空度至90-100Pa,缩聚釜内温度达到275±2℃,聚合反应2-3h,然后将引气剂投入缩聚釜内,继续搅拌5-10min,进而得到聚酯浆料熔体;
S4采用高纯度的氮气对S3的缩聚釜解除真空并充压至0.13-0.17Mpa,继续搅拌5-10min,然后停止搅拌,打开缩聚釜底阀,将物料输出至料槽内,自然冷却至室温,得到块状的发泡型聚酯浆料;
S5用强力粉碎机粉碎S4得到的块状的发泡型聚酯浆料,得到颗粒状的发泡型聚酯浆料。
2.根据权利要求1所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述发泡型聚酯浆料由以下重量份的原料制成,
Figure FDA0003044071070000011
3.根据权利要求2所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述催化剂为载在高温热处理的三氧化二铝上的氧化钒、氧化锑、氧化铋、氧化铁和氧化钾中的一种或几种的组合物。
4.根据权利要求2所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述消泡剂为有机硅消泡剂。
5.根据权利要求2所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述疏松剂为气相三氧化二铝。
6.根据权利要求2所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述引气剂为聚醚类引气剂。
7.根据权利要求2所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述粘度调节剂为纤维素醚、黄原胶、枸橼胶中的一种或几种的组合物。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述S3中,将S1得到的预熔液、消泡剂、疏松剂和粘度调节剂均匀分为2-3批次投入缩聚釜中。
9.根据权利要求1-7任一所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述S4中,所述高纯度氮气自聚合釜的顶部通入。
10.根据权利要求1-7任一所述的一种发泡型聚酯浆料的制备方法,其特征在于:所述S5中,用强力粉碎机将发泡料块破碎成粒径为0.25-2.50mm的颗粒状,外观为乳白色,颗粒堆积密度1.12-1.24g/cm3,特性粘度为4.8-7.3mPa·s。
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