В некоторых высокотехнологичных приложениях (таких как переработка бутылок для напитков, высокопроизводительные волокна и т. д.) необходимо увеличить характеристическую вязкость (величина IV) ПЭТ. Характеристическая вязкость ПЭТ напрямую влияет на его молекулярную массу и механические свойства. Величина IV переработанного ПЭТ обычно уменьшается на 0,05–0,15 дл/г после переработки в расплаве, поэтому его эксплуатационные характеристики необходимо восстанавливать с помощью процесса загущения. Основные технологии загущения IV можно разделить на две категории: твердофазное загущение и жидкофазное загущение:
1. Твердофазная поликонденсация (SSP)
Твердофазное загущение является наиболее зрелой технологией загущения ПЭТ в отрасли. Она увеличивает длину молекулярной цепи, заставляя частицы ПЭТ подвергаться реакции твердофазной поликонденсации при температуре выше температуры стеклования и ниже температуры плавления.
Типичный состав системы SSP:
- Предварительный кристаллизатор: сначала нагрейте частицы ПЭТ до 160-180 ℃, чтобы предотвратить агломерацию во время последующей обработки
- Башня предварительного нагрева: температура повышается до 190-210 ℃, чтобы активировать концевые группы
- Реакционная башня: основное оборудование, температура контролируется на уровне 210-230 ℃, реакция в течение 8-16 часов в среде азота или вакуума
- Охладительная башня: охлаждает продукт до температуры ниже 50 ℃
- Система очистки газа: обрабатывает побочные продукты ацетальдегид и этиленгликоль
Характеристики процесса:
- Значение IV может быть увеличено с 0,72 дл/г до 0,80-1,0 дл/г
- Содержание ацетальдегида может быть снижено до менее 1 ppm
- Относительно низкое потребление энергии (около 0,3-0,5 кВтч/кг)
- Подходит для крупномасштабного непрерывного производства
2.Оборудование для жидкофазной полимеризации Система)
Технология повышения вязкости в жидкой фазе относится к реакции поликонденсации в расплавленном состоянии выше точки плавления ПЭТ (обычно 275-295℃), что подходит для специальных применений, требующих более высоких значений IV (>1,0 дл/г).
Основные технические пути:
- Реакторная система:
- Последовательная конструкция реактора
- Высоковакуумная среда (<1 мбар)
- Время пребывания 2-4 часа
- Может быть достигнута IV 1,2 дл/г
- Технология тонкопленочного реактора:
- Расплав образует тонкую пленку для увеличения площади поверхности
- Улучшение массопереноса и удаления побочных продуктов
- Время реакции сокращается до 30-60 минут
- Представлен реактором Discage компании Barmag, Германия
- Технология реакции экструзии:
- Выполняется в специальном реакционном экструдере
- Добавляются удлинители цепи (такие как эпоксидные смолы, оксазолины)
- Подходит для мелкосерийного многосортного производства
Сравнение процессов:
| Параметры | Твердотельное загущение | Жидкофазное загущение |
| Температура реакции | 210-230℃ | 275-295℃ |
| Диапазон увеличения IV | 0.75→0.85-1.0 | 0.75→1.0-1.3 |
| Время реакции | 8-16 hours | 2-4 hours |
| Инвестиции в оборудование | Среда | Высокое |
| Потребление энергии | Низкое | Высокое |
| Качество продукта | Низкое содержание ацетальдегида | Возможно, немного более темный цвет |
3. Рекомендации по выбору технологии
- rPET для бутылок для напитков: рекомендуется маршрут SSP для соответствия требованию IV 0,80-0,85 дл/г, при этом контролируя содержание ацетальдегида
- Промышленный сорт пряжи: можно использовать SSP или мягкое загущение жидкой фазы с целевой IV 0,90–1,0 дл/г
- Высокотехнологичные применения, такие как шинный корд: загущение жидкой фазы LSP требуется для получения продуктов с высокой IV выше 1,2 дл/г
- Мелкосерийные специальные продукты: технология реактивной экструзии может рассматриваться как способ гибкой корректировки формулы
Последние тенденции развития включают инновационные методы, такие как технология SSP с использованием микроволн и процесс загущения сверхкритической жидкости, которые могут дополнительно сократить время реакции и повысить энергоэффективность. При выборе оборудования для загущения необходимо всесторонне учитывать ключевые факторы, такие как целевое значение IV, требования к производственной мощности, показатели энергопотребления и использование продукта.