CN102675608B - Pbt光纤松套管专用料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PBT光纤松套管专用料的制备方法。将生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与1,4-丁二醇混合均匀,通过齿轮泵输送和计量,按比例添加至浆料配制槽,与由1,4-丁二醇与对苯二甲酸配成的浆料一起进入酯化反应釜,经由直接酯化、连续缩合生产工艺,得到光纤松套管PBT基料;该PBT基料经计量连续进入固相***,经过预热结晶,然后进入固相反应器进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时,增粘后的产品经过冷却、除尘、输送和包装,即可获得PBT光纤松套管专用料。本发明能有效控制产品色值,使得专用添加剂在产品中混合均匀,光纤松套管PBT产品质量更加稳定,满足松套管加工过程的高速化发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及一种PBT光纤松套管专用料的制备方法,属于化工生产技术领域。
背景技术
目前全球PBT光纤松套管专用产品生产方式有连续聚合法、固相连续增粘法、转鼓增粘法等,国内生产方式主要为转鼓增粘法。
所谓的转鼓增粘法是采用中低粘度的PBT树脂,与专用母粒或添加剂一起在转鼓的真空状态下经升温、增粘后制得专用产品。这种方式生产规模小,且批次之间稳定性差。司树华在“光缆用PBT材料的成型加工研究”中有简单描述。
固相连续增粘法是将中低粘度的PBT树脂,经流化预结晶、结晶增粘、再与专用母粒混合均匀、冷却除尘后,输送至料仓。整个生产过程连续、自动化程度高,但存在着母粒不易混合均匀,影响产品稳定性等问题。李民在专利“利用合成聚对苯二甲酸丁二醇酯的现有设备生产光缆级产品的方法”(200810203401.1)中介绍了在固相聚合阶段向高粘度PBT产品中添加功能母粒生产光缆料的方法。
随着光纤通讯行业的迅猛发展,光纤松套管加工呈现高速、规模化发展的趋势。以上两种方式生产的专用产品均很难满足高速化生产对质量的要求。通过查阅国内外文献,目前国内外有Zimmer Corporation在标题为“PBT Polybutylene Terephthalate Process”中关于采用对苯二甲酸和1,4-丁二醇进行酯化、聚合制得需要分子量的PBT以及通过固相聚合装置生产高分子量PBT的报导,该文中也涉及了添加各种助剂改善产品性能的内容,但没有具体阐述添加剂的添加方式和位置,没有涉及到生产光缆料的相关内容。贺德文在专利“光缆光纤松套管专用料”(99114057.5)中介绍了采用对苯二甲酸和1,4-丁二醇进行酯化、缩聚和固相缩聚反应,制得光纤松套管专用料的报导,但未描述添加添加剂来获得专有特性。还有一些通过螺杆扩链增粘等方法生产光纤松套管PBT产品的报导,但未发现与本发明制备方法类似的描述。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的产品质量不均匀、不稳定等问题,提供一种直接酯化法连续生产PBT光纤松套管专用产品的制备方法,使得专用添加剂在产品中混合均匀,光纤松套管PBT产品质量更加稳定,满足松套管加工过程的高速化生产趋势的要求。
本发明的技术解决方案是:
PBT光纤松套管专用料的制备方法,包括如下步骤:
(一)配料
将1,4-丁二醇和对苯二甲酸这两种原料按比例在浆料配制槽中混合均匀,配制成浆料;
生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与1,4-丁二醇混合均匀,通过齿轮泵输送和计量,按比例添加至浆料配制槽,与浆料进一步混合。
(二)反应
混合后的浆料与聚合催化剂一起进入到酯化反应釜中进行酯化反应,酯化温度为200~270℃,酯化反应压力为10kPa~500kPa;
酯化反应后的物料进入预缩聚反应釜进行缩聚反应,反应压力控制为100Pa~20kPa,反应温度为200℃~260℃;
预缩聚反应釜的出料进入终缩聚反应釜进一步进行缩聚反应,反应温度为200℃~260℃,反应压力为10Pa~1000Pa。
(三)造粒和增粘
终缩聚反应釜的出料进入造粒设备造粒,得到光纤松套管PBT基料;
基料经计量连续进入固相***,经过预热结晶,然后进入固相反应器进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时;
增粘后的产品经过冷却、除尘、输送和包装,即可获得PBT光纤松套管专用料。
进一步地,上述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其中:所述配料过程当中,1,4-丁二醇与对苯二甲酸的摩尔用料比例为1.0~1.6∶1;进行酯化反应之前,加入的聚合催化剂是指钛、锡、锑等化合物中的一种或一种以上混合物;造粒之后得到的PBT基料打包贮存,或直接输送至固相增粘反应的原料料仓。
更进一步地,上述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其中:固相增粘过程中,使用惰性气体对装置进行连续保护和置换,脱去反应生成的低聚物和小分子物质,且惰性气体经净化处理循环使用。
本发明技术方案的优点主要体现在以下几方面:
1)专用添加剂在直接酯化反应的聚合阶段加入,混合更加均匀稳定,最终的PBT光纤松套管专用产品的质量更加稳定,有助于实现松套管加工过程的高速化、规模化发展趋势。
2)专用添加剂在直接酯化反应的聚合阶段加入,混合更加均匀稳定,减少了添加剂的加入量,节省成本。
3)省略了母粒的制造过程,一方面减少了产品的二次包装和中途运输,省时省力,大大降低了产品的制造成本,另一方面可更好地实现产品的质量控制,能有效控制产品色值。
4)与转鼓增粘法相比,无需二次包装和中途运输,适合于大规模工业化连续生产,具有可观的经济效益和社会意义,有助于光纤松套管行业的发展。
附图说明
图1:本发明制备方法中的添加剂配制及添加***示意图;
图2:本发明制备方法工艺流程图。
其中:
1添加剂配制槽 2添加剂槽 3浆料配制槽
4酯化反应釜 5预缩聚反应釜 6物料罐
7跨接管线 8齿轮泵 9自循环管线
10终缩聚反应釜 11切粒机 12预热结晶器
13固相反应器 14冷却除尘器
具体实施方式
图1为添加剂配制及添加***示意图。如图1所示,生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂,经过添加剂槽2进入添加剂配制槽1进行配制和储存。配制过程中,视情况还可以加入其它添加剂,它们与液态的新鲜的1,4-丁二醇(BDO)一起在该罐中进行搅拌配制。
为避免固态添加剂的分层,在添加剂配制槽1与三台出料泵进口之间有跨接管线7,BDO和添加剂混合物可不经过物料槽6直接进入齿轮泵8。利用三台齿轮泵8作为添加剂加入动力,在泵出口位置增加至浆料配制槽3、酯化反应釜4、预缩聚反应釜5的进口管线,以及回到添加剂配制槽1的自循环管线9,保证配制均匀反、进口无死角,同时,添加剂可以有选择地加入到浆料配制槽3、酯化反应釜4、预缩聚反应釜5。加入过程中,利用标定齿轮泵8的输送能力以及添加剂配制槽1的液位下降速度实现对添加剂加入量的连续计量。
添加剂配制完成之后,供直接酯化法连续生产PBT光纤松套管专用料工艺过程使用,以下结合图2通过具体实例作进一步描述。
实施例1
直接酯化聚合装置生产负荷为30吨/天,固相增粘装置生产负荷为20吨/天。1,4-丁二醇、对苯二甲酸按1.5∶1比例制备成浆料混合物,生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与BDO按前述方法配制,然后按照最终产品中含有该添加剂约为0.5Wt%的比例,通过齿轮泵8添加至浆料配制槽3,与浆料混合后进入酯化反应釜4。催化剂钛酸四丁酯按一定浓度加入到酯化反应釜4中。酯化反应温度255℃左右,压力控制在200kPa(绝对压力,下同)左右。酯化反应釜4中物料进入到预缩聚反应釜5中进行缩聚反应,温度控制在250℃左右,反应压力控制在10kPa左右。预缩聚反应釜5中的物料进入到终缩聚反应釜10中,终缩聚反应温度控制在250℃左右,压力控制在500Pa左右。终缩聚反应釜10出来的物料进入到造粒设备即切粒机11造粒得到所需的基料。上述样品测得特性粘度值在1.000dl/g左右。
基料经计量后按连续稳定地进入固相***,在预热结晶器12中经预热结晶,进入固相反应器13进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时。增粘过程中,使用惰性气体对整个装置进行连续保护和置换,脱去反应生成的低聚物、小分子物质等,惰性气体经净化***处理可循环使用。增粘后的产品经通过冷却除尘器14冷却、除尘、输送、包装。经取样测定,最终产品的特性粘度值在1.200dl/g左右,添加剂在产品中均匀分布。
实施例2
直接酯化聚合装置生产负荷为45吨/天。固相增粘装置生产负荷为20吨/天。1,4-丁二醇、对苯二甲酸按1.5∶1比例制备成浆料混合物,生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与BDO按前述方法配制,然后按照最终产品中含有该添加剂约为1Wt%的比例,通过齿轮泵8添加至浆料配制槽3,与浆料混合后进入酯化反应釜4。催化剂钛酸四丁酯按一定浓度加入到酯化反应釜4中。酯化反应温度260℃左右,压力控制在200kPa左右。酯化反应釜4中物料进入到预缩聚反应釜5中进行缩聚反应,缩聚反应温度控制在250℃左右,反应压力控制10kPa左右。预缩聚反应釜5中的物料进入到终缩聚反应釜10中,终缩聚反应温度控制在250℃左右,压力控制在400Pa左右。终缩聚反应釜10出来的物料进入到造粒设备即切粒机11造粒得到所需的基料。上述样品测得特性粘度值在1.000dl/g左右。
基料经计量后按连续稳定地进入固相***,在预热结晶器12中经预热结晶,进入固相反应器13进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时。增粘过程中,使用惰性气体对整个装置进行连续保护和置换,脱去反应生成的低聚物、小分子物质等,惰性气体经净化***处理可循环使用。增粘后的产品经通过冷却除尘器14冷却、除尘、输送、包装。经取样测定,最终产品的特性粘度值在1.200dl/g左右,添加剂在产品中均匀分布。
实施例3
直接酯化聚合装置生产负荷为60吨/天。固相增粘装置生产负荷为20吨/天。1,4-丁二醇、对苯二甲酸按1.5∶1比例制备成浆料混合物,生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与BDO按前述方法配制,然后按照最终产品中含有该添加剂约为1Wt%的比例,通过齿轮泵8添加至浆料配制槽3,与浆料混合后进入酯化反应釜4。催化剂钛酸四丁酯按一定浓度加入到酯化反应釜4中。酯化反应温度260℃左右,压力控制在200kPa左右。酯化反应釜4中物料进入到预缩聚反应釜5,缩聚反应温度控制在250℃左右,反应压力控制10kPa左右。预缩聚反应釜5中的物料进入到终缩聚反应釜10中,终缩聚反应温度控制在250℃左右,压力控制在200Pa左右。终缩聚反应釜10出来的物料进入到造粒设备即切粒机11中造粒得到所需的基料,取样测得其特性粘度值在1.000dl/g左右。
基料经计量后按连续稳定地进入固相***,在预热结晶器12中经预热结晶,进入固相反应器13进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时。增粘过程中,使用惰性气体对整个装置进行连续保护和置换,脱去反应生成的低聚物、小分子物质等,惰性气体经净化***处理可循环使用。增粘后的产品经通过冷却除尘器14冷却、除尘、输送、包装。经取样测定,最终产品的特性粘度值在1.200dl/g左右,添加剂在产品中均匀分布。
Claims (5)
1.PBT光纤松套管专用料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(一)配料
将1,4-丁二醇和对苯二甲酸这两种原料按比例在浆料配制槽中混合均匀,配制成浆料;
生产PBT光纤松套管所需要的固态添加剂与1,4-丁二醇混合均匀,通过齿轮泵输送和计量,按比例添加至浆料配制槽,与浆料进一步混合;
(二)反应
混合后的浆料与聚合催化剂一起进入到酯化反应釜中进行酯化反应,酯化温度为200~270℃,酯化反应压力为10kPa~500kPa;
酯化反应后的物料进入预缩聚反应釜进行缩聚反应,反应压力控制为100Pa~20kPa,反应温度为200℃~260℃;
预缩聚反应釜的出料进入终缩聚反应釜进一步进行缩聚反应,反应温度为200℃~260℃,反应压力为10Pa~1000Pa;
(三)造粒和增粘
终缩聚反应釜的出料进入造粒设备造粒,得到光纤松套管PBT基料;
基料经计量连续进入固相***,经过预热结晶,然后进入固相反应器进行增粘,反应温度梯度为170℃~210℃,反应停留时间为15~20小时;
增粘后的产品经过冷却、除尘、输送和包装,即可获得PBT光纤松套管专用料。
2.根据权利要求1所述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其特征在于:所述配料过程当中,1,4-丁二醇与对苯二甲酸的摩尔用料比例为1.0~1.6:1。
3.根据权利要求1所述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其特征在于:进行酯化反应之前,加入的聚合催化剂是指钛、锡、锑化合物中的一种或一种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其特征在于:造粒之后得到的PBT基料打包贮存,或直接输送至固相增粘反应的原料料仓。
5.根据权利要求1所述的PBT光纤松套管专用料的制备方法,其特征在于:固相增粘过程中,使用惰性气体对装置进行连续保护和置换,脱去反应生成的低聚物和小分子物质,且惰性气体经净化处理循环使用。
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