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1、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）1概述聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种热塑型聚酯类树脂，是由对苯二甲酸二甲酯（DMT）和1，4-丁二醇（1，4-BG）或对苯二甲酸（PTA）与1，4-丁二醇为原料聚合而成的高分子聚合物。PBT树脂无臭、无毒、无味，具有较好的耐热性和耐老化性，玻璃纤维增强后其耐热变形温度可达220，并可在较宽温度范围内保持良好的力学性能，如刚性、硬度及尺寸稳定性。在PBT树脂中加入阻燃剂，其性能并不降低，而阻燃性能可大幅提高。PBT还具有优良的耐磨、耐化学腐蚀性能。在加工性能方面，PBT树脂具有良好的模塑流动性，且结晶速度快，因而易用普通设备注射、挤出和吹塑成型，成型加工周期短
2、，制品表面光泽好，尺寸稳定，可大大降低加工费用。在当前生产中，广泛采用玻璃纤维增强，进一步改善其力学性能和耐热性能，并与多种树脂掺混生产塑料合金，拓宽应用市场。此外，PBT还具有良好的电性能，为其它工程塑料所不及。由于PBT树脂所具有优良的性能生产能耗小污染小，既可采用酯交换法，也可采用直接酯化法生产，能直接利用PET的合成技术与生产装置，投资费用较低，工艺成熟，所以，近30多年来得到了飞速的发展，广泛地应用于工程塑料和纤维加工业，近年来其发展速度非常快，是工程塑料家族的后起之秀。目前PBT树脂主要用于电子电气行业、汽车行业和机械行业等领域。在电子电气领域，主要用于制作插件、线圈架、灯座、接线
3、板、熔丝座、电机部件、配电器及微电子元件。PBT有优良的耐化学性、耐温性和力学性能，在汽车工业中用于制造发动机部件，如分电器帽、接插件和其它电器元件、车门车窗的铰链及进气隔栅等。增韧改性的PBT共混物还大量用于制造保险杠。PBT可代替金属制造多种机械零件，如齿轮、泵件、传送带零件和门窗零件等。另外，可用在家用器具上的把手、底座、油刷等。2市场分析（1）国外市场分析美国Celanese公司于1969年首先开发出了PBT这种新型热塑性聚酯工程塑料，它具有与PET相似的较高的机械强度、耐热性、尺寸稳定性、耐蠕变性、优良的电性能和化学稳定性及易于阻燃，而且成型加工比PET容易得多，因此在电子电器、汽车
4、、机械制造及化纤领域获得越来越广泛的应用。目前PBT以平均1520%的高速发展，成为继尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚之后的第五大工程塑料。目前，世界PBT树脂总生产能力77万吨/年，其中美国生产能力20.1万吨/年，西欧23.2万吨/年，日本16.3万吨/年，亚洲其他国家和地区17.4万吨/年。最大的七家跨国公司生产能力共计54.4万吨/年，约占世界PBT总生产能力的71%。GE公司是全球最大的PBT树脂生产厂商，其生产能力总计达14万吨/年，DuPont公司以11万吨/年的生产能力排在第二位。世界PBT树脂消费量总计45万吨/年（含合金）。美国和日本供大于求，是净出口国家，西欧供需基本持平，
5、而除日本以外的亚洲地区则是PBT树脂净进口地区。由于PBT树脂综合性能优良，随着经济的快速增长，PBT被越来越广泛地应用于各个领域，近年来，国外PBT树脂生产能力增长较快，而需求增长缓慢，致使全球PBT树脂生产能力呈过剩状态，开工率只有不到60%，其中七大跨国公司因为工艺技术先进，产品性能价格比高，竞争力强，开工率较高，而工艺落后的小装置开工率很低，正在逐渐被淘汰。由于看到PBT树脂的良好发展前景，仍有许多厂商打算建设新的生产装置，同时新装置的建设着眼于采用新技术，提高产品竞争力。预计今后若干年内全球PBT的生产格局将发生较大变化，大型化、技术先进的生产装置将占领绝大部分市场，而小规模、工艺落
6、后的生产装置将被淘汰，生产的集中度将进一步提高。PBT树脂的主要应用领域是汽车和电子电气等。在电子电气领域，主要用于作插件、线圈架、灯座、接线板、熔丝座、电机部件、配电器及微电子元件。PBT有优良的耐化学性、耐温性和力学性能，在汽车工业中用于制造发动机部件，如分电器帽、接插件和其它电器元件、车门车窗的铰链及进气隔栅等。增韧改性的PBT共混物还大量用于制造保险杠。PBT可代替金属制造多种机械零件，如齿轮、泵件、传送带零件和门窗零件等。另外，可用在家用器具上的把手、底座、油刷等。在美国和欧洲等工业发达国家和地区，汽车工业是PBT树脂的最大消费领域，其次是电子/电气领域和办公机械等行业。而在除日本以
7、外的亚洲地区，电子/电气领域是PBT树脂最大的消费市场，在办公自动化设备方面也有广泛应用，而汽车及其它领域用量还较小。美国和西欧等工业发达国家和地区，汽车工业是PBT树脂的最大消费领域，其次是电子/电气领域和办公机械等行业。美国、西欧和日本汽车工业PBT消费量分别占总消费量的40%、41%和56%；电子/电气领域消费量分别占26.4%、30%和36%。而在除日本以外的亚洲地区，电子/电气领域是PBT树脂最大的消费市场，占总消费量80%以上，在办公自动化设备方面也有广泛应用，而汽车及其它领域仅占不到20%。预计到2010年全球PBT树脂的需求量将达到75万吨。初步预计2015年全球PBT树脂的需
8、求量将达到90万吨。（2）国内市场分析我国PBT树脂的技术开发工作始于七十年代，并先后建了一些百吨至千吨级的小型生产装置。80年代，北京化工研究院完成PBT树脂工业生产技术的开发并建设了一条年生产能力为2500吨的生产线。与此同时，我国为实现引进电视机、收录机生产线配套材料国产化，国产PBT树脂迅速在电子电器行业中推广应用。目前，我国PBT生产能力达5.3万吨/年，目前国内PBT树脂的生产厂家主要有北京泛威工程塑料有限公司、江苏南通合成材料厂、仪征化纤集团工程塑料厂等。主要生产厂家如下表所示：表28-1 我国主要PBT生产厂家 单位：万吨/年企业名称生产能力备 注仪征化纤集团工程塑料厂2引进技
9、术，连续PTA工艺蓝星化工新材料股份有限公司南通合成材料厂1.5国内技术，连续化DMT工艺三房巷实业集团江阴永通化工有限公司20.7国内技术，间歇法DMT工艺北京泛威工程塑料有限公司0.5国内技术，间歇法DMT工艺岳阳石油化工总厂0.3吴县市香雪海化纤材料厂0.2上海涤纶厂30.1国内技术，间歇法DMT工艺小计5.3在江浙一带，有许多小的乡镇企业生产PBT树脂和改性工程塑料，但规模都不大，产品质量较低，且生产很不稳定。目前，我国PBT生产能力达到5.3万吨/年，产量达4万吨，表观消费量约6.5万吨。目前我国PBT树脂主要制成玻纤增强/阻燃复合材料，用于电子电气、汽车等工业零配件，以及PBT纤维
10、、PBT光纤光缆护套、PBT薄膜等。PBT最主要的消费领域是电子电气行业，约占总消费量的50%。汽车及机械行业消费约占总量的21.7%。其它领域消费约占总量的16.7%。如保健牙刷、弹性纤维及织物、旱冰鞋轮芯等。近年来，光纤包覆用PBT树脂需求量增长较快，目前约占总消费量的8.3%。我国PBT树脂历年生产能力、产量、表观消费量见下表。表28-2 我国历年PBT供需情况 单位万吨年份生产能力产量进口量出口量表观消费量1991年0.50.130.350.100.381995年1.10.610.420.170.861999年3.11.050.730.351.432000年4.21.781.720.7
11、02.82001年4.22.502.5*-5.02002年4.23.502.5*-6.02003年5.342.5*-6.5目前我国PBT树脂主要制成玻纤增强/阻燃改性料，用于电子电气、汽车等工业零配件、PBT光纤光缆护套、PBT纤维、PBT薄膜等。我国PBT的消费结构与发达国家有很大的不同，发达国家PBT的最大用户是汽车工业，但目前国内PBT最主要的消费领域是电子电气行业，约占总消费量的60%。到2010年，国内PBT树脂需求量将达到12.5万吨，2003年2010年间年均需求增长率为9.8%。其中汽车行业和光纤包覆材料增长率最快，分别为17.4%和16.2%。目前国内生产能力仅5.3万吨，届
12、时将有近7万吨/年的市场缺口，因此，本规划建设3万吨/年生产装置是有市场的。初步预计2015年，国内PBT树脂需求量将达到18万吨。3生产规模及产品方案（1）产品方案及生产规模作为工程塑料生产装置，国外PBT装置的最低经济规模为1万吨/年，通常都是从1万吨/年规模起步。根据我国市场分析，预计今后发展前景良好，从国内PBT树脂生产状况及产品近期市场容量等方面考虑，为获得较佳经济效益，本规划建议引进国外关键技术和设备，建设一套5万吨/年连续PTA直接酯化法PBT生产装置。（2）操作时间年操作时间：8000小时。4工艺技术方案（1）工艺技术概况PBT树脂的合成与PET相似，有从对苯二甲酸二甲酯（DM
13、T）出发的酯交换-缩聚法和从对苯二甲酸（PTA）出发的直接酯化法。反应分二个阶段进行，第一阶段的酯交换或酯化反应是由DMT或PTA在催化剂存在下与1.12.2倍摩尔的1，4丁二醇（BDO）在常压150230下反应0.52小时，随着副产物或水的蒸出，得到对苯二甲酸双羟丁酯及其聚物。第二阶段的缩聚反应通常在催化剂存在下，真空度为0.0510毫米汞柱下，温度230250下进行24小时，蒸出过剩的BDO及副产物四氢呋喃（THF），得到高分子量的PBT树脂。 DMT酯交换法生产工艺DMT和BDO为原料，先进行酯交换反应，生成对苯二甲酸二丁酯，并脱除甲醇，然后再进行缩聚反应生产PBT树脂。反应式如下：对苯
14、二甲酸二甲酯+丁二醇对苯二甲酸双羟丁酯+甲醇 PTA直接酯化法生产工艺PTA和BDO为原料。该工艺流程短，设备投资较低，能耗也较低，但需妥善解决1，4-丁二醇脱水问题。由于反应条件比较苛刻，反应介质酸性强，部分1，4-丁二醇脱水环化生成四氢呋喃，对产品质量产生不利影响，因此，直接酯化工艺对反应体系的控制要求比酯交换法要高得多。反应式如下：对苯二甲酸+丁二醇对苯二甲酸双羟丁酯+水 第二步缩聚反应对苯二甲酸双羟丁酯聚对苯二甲酸双羟丁酯 与PET树脂合成反应的主要不同点是：在PBT树脂合成中的另一个主要原料是BDO而不是乙二醇，但BDO在高温反应条件下容易发生环化脱水生产四氢呋喃（THF）。（2）工
15、艺技术方案PTA直接酯化法工艺以PTA和BDO为原料，具有流程短、设备投资较低、能耗也较低等优点。但反应条件比较苛刻，BDO易脱水环化生成THF，影响产品质量。因此，直接酯化工艺对反应体系的控制要求比酯交换法要高得多。DMT法PBT树脂的合成有间歇式工艺和连续式工艺之分。间歇式生产规模小，工艺设备简单，易于调控，适用于小规模生产，易于建设和生产。但是产品质量波动大，各批次产品质量可能有差异，质量稳定性差。特别是分子量分布宽，端羧基含量高（50100mol/t）只可用于一般工程塑料的改性。连续式工艺采用管式或螺杆式反应器，效率较高，质量稳定，适于较大规模生产。连续化法生产的PBT树脂，由于分子量分布窄，外界引入杂质少，质量稳定。可用作光缆护套材料。同时，由于它端羧基含量低（30mol/t），这为PBT树脂进一步用固相聚合法增粘提供了良好的基础。南通合成材料厂用连续化法酯交换工艺生产的PBT树脂经德国赫斯特公司拉管试验证明，该厂生产的树脂完全适用于光缆护套料的生产。表28-3 两种PBT工艺技术消耗比较表消耗定额原材料单位PTA工艺DMT工艺PTA/DMT吨0.76
