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不同氛围条件下PBT固相缩聚工艺与反应动力学研究

2020-05-19赖晓青张先明陈文兴陈世昌

合成纤维工业 2020年1期
关键词:模型

赖晓青,张先明,陈文兴,陈世昌,王 滢

(浙江理工大学 材料科学与工程学院,浙江 杭州 310018)

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶型热塑性聚酯,一般通过酯交换反应或直接酯化法来生产,PBT中的苯环与酯基官能团之间形成的共轭结构增加了分子链刚性,而其4个亚甲基结构又增加了PBT分子链的柔顺性,这两方面共同作用使PBT材料能适应恶劣的环境,如酸碱类、油类、潮湿、高温高压等环境[1-4]。增强和改性过的PBT常被用于汽车工业、机械制造和家用电器、纺织等领域[5-6]。提高PBT相对分子质量是获得其优良性能的保证,固相缩聚具有反应温度低、工艺环保、流程简单及产品质量高等优点。在固相缩聚中,PBT大分子链是静止不动的,需要借助抽真空或通入氮气的方法来激活聚合物末端官能团,从而加快固相缩聚反应速度,并同时移除反应体系中产生的丁二醇和水等副产物[2],使聚合反应不断正向进行,使产物相对分子质量有效提高[7-9]。

从微观上分析,PBT固相缩聚经历的过程可分为:可逆化学反应、小分子产物在粒子内部的扩散、小分子产物从粒子表面扩散到体系外等过程。控制反应速度的大小往往由其中的最慢的一步或几步决定。经过多名学者的探究,对于PBT固相缩聚,有多种反应动力学模型,如化学反应控制模型,扩散控制模型,反应与扩散共同控制模型等[10-11]。HUANG B等[12]试图通过研究众多变量对固相缩聚速率的影响来发现固相缩聚动力学的重要机理。CHANG Y M[13]使用扩散控制模型解释了关于固相缩聚工艺的数据。……

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