دانلود مقاله بررسی عملکرد کاتالیست های پایه آنتیموانی و پایه تیتانیومی در سنتز پلی اتیلن ترفتالات با استفاده از روش استریفیکاسیون مستقیم

word قابل ویرایش
9 صفحه
5700 تومان

چکیده

پلی اتیلن ترفتالات (PET) از پلیمریزاسیون تراکمی ترفتالیک اسید (PTA) با اتیلن گلایکول (EG) (روش گودیر) تولید می شود. امروزه استفاده از آنتیموان به عنوان کاتالیست صنعتی بواسطه ضایعات گلایگولی به جا مانده از فرآیند تولید و نیز احتمال سرطان زا بودن آنتیموان آزاد شده از محصولات، رو به کاهش است. کاتالیست های پایه تیتانیومی به علت بیشترین فعالیت کاتالیستی در این پلیمریزاسیون به عنوان جایگزین مناسب مورد توجه هستند. هدف این تحقیق تعیین اثر پارامتر های موثر بر سنتز PET با استفاده از کاتالیست تیتانیوم دی اکساید (TiO2) شامل غلظت کاتالیست و دما بود. در این بررسی فرمولاسیونی مناسب برای سنتز PET براساس نسبت مولی EG/PTA برابر با ۱/۷ با استفاده از کاتالیست TiO2 ارائه گردید. فرآیند سنتز در ابعاد آزمایشگاهی و با استفاده از سیستمی شامل راکتور، سیستمهای سرد کننده، خلاء و سیستم کنترل الکترونیکی انجام گرفت.

آزمایش های متعددی برای بررسی تاثیر غلظت کاتالیست بر روی شرایط و سرعت پلیمریزاسیون انجام شد. برای مقایسه، با فرمولاسیون و شرایط سنتزی مشابه و با بهره گیری از کاتالیست آنتیموانی نمونه هایی تهیه گردید. در نهایت نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته ذاتی بیانگر اثر مثبت کاتالیست تیتانیوم دی اکساید در افزایش ویسکوزیته ذاتی پلیمر سنتز شده بود که با نتایج پیش بینی شده مطابقت داشت. در حضور مقدار اضافه کاتالیست تیتانیوم دی اکساید، ویسکوزیته ذاتی به دست آمده برای PET افت پیدا کرد. از سوی دیگر ویسکوزیته ذاتی با افزایش دمای واکنش در محدوده ای بین Cْ۲۸۰-۲۹۵° افزایش یافت.

واژههای کلیدی: پلی اتیلن ترفتالات، کاتالیست، تیتانیوم دی اکساید، پلیمریزاسیون، مدلسازی .

-۱ دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر

-۲ دانشیار دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر

-۳ استاد دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر

-۴ دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر

-۱ مقدمه

پلی اتیلن ترفتالات (PET) یکی از پر مصرف ترین پلیمرهایی است که به روش پلیمریزاسیون مرحله ای تولید می شود. پلی اتیلن ترفتالات پلی استری از اسید ترفتالیک و اتیلن گلایکول است. این پلیمر امروزه کاربرد وسیعی در صنایع مختلف مثل نساجی، ساخت الیاف با مقاومت بالا، ساخت نوارهای سمعی بصری و بطریهای نوشیدنی دارد.

اکسید آنتیموان همواره به عنوان یک کاتالیست برگزیده در سنتز PET مورد توجه بوده است. اما اخیرا ترکیبات شامل آنتیموان به علت ایجاد خطر برای سلامتی، موضوع بحث و بررسی قرار گرفته اند. باقیمانده گلایکول فرآیند سنتز PET از یک سو و خطر رها شدن ترکیبات آنتیموانی در برخی از محصولات نهایی PET، نظیر بسته بندی های مواد غذایی یا بطری های نوشیدنی از سوی دیگر، سلامت عمومی را در معرض خطر قرار می دهند. بنابراین تولید کنندگان PET هم اکنون برروی تولید کاتالیست مستعد دیگری نسبت به کاتالیست آنتیموانی متمرکز شده اند.[۱]
تحقیقات بسیاری به بررسی اثر کاتالیست های گوناگون برای واکنشهای ترانس استریفیکاسیون و پلی کندانساسیون پرداخته اند. Tomita و همکاران در سال (۱۹۷۳) سرعت ترانس استریفیکاسیون دی متیل ترفتالات (DMT) با EG و اثر کاتالیست ها بر آن را مورد بررسی قرار دادند. آنها از غلظت های گوناگون استات روی و استات منگنز به عنوان کاتالیست استفاده نموده و مشاهده کردند مدت زمان مورد نیاز برای دستیابی به بیشترین میزان تبدیل با بهره گیری از سیستم کاتالیستی استات منگنز بسیار کمتر از سیستم کاتالیستی استات روی می باشد.[۲]
Shah و همکاران در سال (۱۹۸۴) اثر کاتالیست های مختلف فلزی را بر روی واکنش پلی کندانساسیون بیس -۱ هیدروکسی اتیل ترفتالات (BHET) مورد بررسی قرار دادند. آنها PET را با غلظت های متفاوتی از کاتالیست و زمان های مختلف واکنش پلیمریزه کرده و ویسکوزیته های ذاتی مواد حاصل را مقایسه نمودند. نتایج نشانگر افزایش فعالیت کاتالیست های پلی کندانساسیون به صورت Ti>Sn>Sb>Mn>Pb بودند.[۳]

MacDonald در سال((۲۰۰۲ چندین کاتالیست از جمله ژرمانیوم اکساید را به عنوان کاتالیست برای پلی کندانساسیون مورد بررسی قرار داد. هرچند که فعالیت این کاتالیست بیش از آنتیموان اکساید است ولیکن قیمت بالا، مانع استفاده از آن برای تولید تجاری PET می گردد.[۴]

Karayannidis و همکاران در سال (۲۰۰۳) اثر کاتالیست های گوناگون را در سنتز پلی تری متیلن ترفتالات (PTT) مورد بررسی قرار دادند. این گروه وزن مولکولی بالای PTT را زمانی به دست آورد که کاتالیست تیتانیوم تترابوتوکساید (TBOT) به عنوان کاتالیست برای هر دو مرحله استریفیکاسیون و پلی کندانساسیون مورد استفاده قرار گرفت. هرچند که هنگام بکارگیری ترکیبات تیتانیومی برای تولید PET، محصول زرد رنگ می شود، ولیکن در مطالعه صورت گرفته توسط Shah، TBOT چنین اثری را برای پلیمر PTT نشان نداد. نتایج این بررسی در جدول (۱) قابل مشاهده است.[۵]
در حدود یک دهه پیش، Acordis یک کاتالیست دوستدار محیط و بی ضرر را با نام C-94 معرفی نمود. این کاتالیست مشتمل بر TiO2 و SiO2 با نسبت وزنی ۹:۱ می باشد. Acordis گزارش نمود که C-94 ، ۶ تا ۸ بار فعال تر از کاتالیست اکسید آنتیموان بوده وبرای تولید PET ، پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) و PTT کارآمد و مناسب است. پس از ظهور C-94 چندین شرکت هم اکنون در حال توسعه سیستم کاتالیستی پایه تیتانیومی به عنوان راه حلی نسبت به کاتالیست آنتیموانی می باشند. کاتالیست های تجاری شده جدید در جدول (۲) قابل مشاهده هستند.[۶]

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 9 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد