聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备工艺技术

Preparation Technology of PBS

Meng Yu, Tao Qi, Miaomiao Cui

Zibo Engineering Consulting Institute, Zibo Shandong

stthth

Received: Nov. 21, 2019; accepted: Dec. 5, 2019; published: Dec. 12, 2019

Abstract

Polybutylene succinate (PBS) is generally obtained by polycondensation of butanediol and suc-cinic acid and is a typical fully degradable polymer material. The technology adopts a novel process of gradual polymerization of pre-polycondensation reaction and final polycondensa-tion reaction, and the process technology comprises five parts: slurry pre-fabrication, esterifi-cation reaction process, pre-polycondensation reaction process, final polycondensation reac-tion process, drying process. This technology has simple process, high product quality stan-dard, high polymerization degree and large relative molecular weight, which can greatly re-duce the production cost.

Keywords

Polybutylene Succinate, Pre Condensation, Final Polycondensation

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备工艺技术

于 蒙，戚 涛，崔苗苗

淄博市工程咨询院，山东 淄博

收稿日期：2019年11月21日；录用日期：2019年12月5日；发布日期：2019年12月12日

摘 要

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)一般由丁二醇和丁二酸缩聚而得，是典型的可完全降解聚合物材料。本技术采用预缩聚反应和终缩聚反应逐步聚合的新型工艺，该工艺技术包含五大部分：即浆液预制、酯化反应过程、预缩聚反应过程、终缩聚反应过程、干燥过程，该技术工艺流程简单，生产的产品质量标准高、聚合度较高、相对分子质量大，可极大地减低制作成本。

文章引用: 于蒙, 戚涛, 崔苗苗. 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备工艺技术[J]. 化学工程与技术, 2020, 10(1): 1-4. DOI: 10.12677/hjcet.2020.101001

于蒙 等

关键词

聚丁二酸丁二醇酯，预缩聚，终缩聚

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1. 概况

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，主要原料为C4H10O2、C4H6O4，，广泛用于卫生医药行业、农林渔业、日用品行业、纺织行业和包装领域，是典型的可完全降解聚合物材料[1] [2]。传统PBS合成工艺存在产品相对分子质量较低、力学性能差的缺陷，限制了PBS在材料领域的应用范围。本工艺生产上经两步缩聚反应过程最终生成PBS [3]，两步缩聚法可大大提高PBS的分子量，最高可达到20万以上，解决了传统工艺产品分子量低，力学性能差的问题。

2. 工艺介绍

2.1. 工艺流程介绍

本技术采用预缩聚反应和终缩聚反应逐步聚合的新型工艺，该工艺技术包含五大部分：即浆液预制过程、酯化反应过程、预缩聚反应过程、终缩聚反应过程、干燥处理过程。 2.1.1. 浆液预制过程

浆料预制的主要原料为丁二醇和丁二酸，按照设计的比例进行搅拌混合，使丁二酸完全溶入丁二醇中(必要时可加热)，然后将混合后的浆料送至反应釜。 2.1.2. 酯化反应过程

酯化反应过程通常采用负压条件，设计温度为150℃~170℃，设计的出水率达到80%以上时，停止酯化反应，将酯化物送至预缩聚反应器。蒸汽通过釜顶进入到分离塔进行下一步的分离，冷却水通过冷凝器设备冷凝后进入到酯化反应水收集罐之中，最终将收集到的水排入污水系统进行处理。 2.1.3. 预缩聚反应过程

将上部工序送来的酯化反应物在预缩聚反应釜内进行预缩聚反应(需加入催化剂)，待达到设定的聚合度时，停止机械搅拌，然后将预缩聚产物送入终缩聚釜。 2.1.4. 终缩聚反应过程

终缩聚反应过程，设置温度260℃，时间1.5 h左右。当物料酯化率达到100%，聚合度大于等于900时，标志着终缩聚结束。由出料泵通过气相管线将最终产物抽出。 2.1.5. 干燥处理过程

终缩聚产物经干燥、包装等工序，即得到成品PBS。 具体工艺流程，见图1。

2.2. 产品质量标准

本工艺技术PBS产品主要力学性能质量标准，详见表1：

DOI: 10.12677/hjcet.2020.101001

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Figure 1. Production process flow chart 图1. 生产工艺流程图

Table 1. Quality standard for mechanical properties of PBS 表1. PBS产品力学性能质量标准

序号 1 2 3 4 5

项目

弯曲强度，Mpa，≥ 弯曲模量，Mpa，≥ 拉伸屈服强度，Mpa，≥ 断裂拉伸伸长率，%，≥ 缺口冲击强度，KJ/㎡，≥

数值 25 320 30 350 6

3. 项目投资及效益分析

3.1. 设计规模

年产1万吨聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

3.2. 设计投资

总投资12,100万元，其中：建设投资10,000万元，铺底流动资金2100万元。

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3.3. 主要建构筑物名称

年产1万吨PBS技术，主要建设PBS生产车间、产品及包装车间、原辅材料车间、罐区及其他公用设施等，购置安装反应器、贮罐、冷凝器、计量罐、旋风分离器及各种泵等设备。

3.4. 初步经济效益分析

本技术初步经济效益，详见表2：

Table 2. Preliminary economic benefit analysis 表2. 初步经济效益分析表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

名称 项目总投资 营业收入 营业税金及附加 总成本费用 利润总额 所得税 税后利润 财务内部收益率(税后) 项目静态投资回收期(税后)

总投资收益率

单位 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 % 年 %

指标 12,000 25,000 185 19,800 5200 1300 3900 24.07 4.86 43.33

说明 生产期平均 生产期平均 生产期平均 生产期平均 生产期平均 生产期平均 含建设期

3.5. 本工艺产品主要优势

本工艺与酯交换法相比单位产品固定资产投资降低7%，能耗水平较降低6%，经济效益提高8%，产品主要力学性能质量指标提高5%。

4. 结论

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，主要原料为C4H10O2、C4H6O4，经两步缩聚反应过程最终生成PBS，广泛用于各种领域，属于可完全降解聚合物材料，应用该技术可得到产品性能质量标准高、稳定性好、分子量高的PBS产品。

参考文献

[1] 徐永祥, 徐军, 周啸, 郭宝华, 谢续明. 聚丁二酸丁二酯的多重熔融行为研究[C]//2006年全国高分子材料科学与

工程研讨会论文集. 北京: 中国化学会, 2006. [2] 叶海木, 宋韵洋,王春晓. 聚己二酸丁二酯同质多晶及晶型转变的研究[C]//2015年全国高分子学术论文报告会论

文摘要集——主题C高分子物理与软物质. 北京: 中国化学会, 2015. [3] 张世平, 宫铭, 党媛, 史素青, 宫永宽. 聚丁二酸丁二醇酯的研究进展[J]. 高分子通报, 2011(3).

DOI: 10.12677/hjcet.2020.101001

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