¿Cómo calcular las cantidades de ácido y alcohol para los poliínos de poliéster de Target-MW?

1 Grado de policondensación

El primer paso es comprender el grado de policondensación, representado por n. Los poliéster poliols consisten en un grupo hidroxilo en ambos extremos y segmentos de la unidad repetitiva en el medio. Durante la reacción, se libera el agua y su eliminación impulsa la reacción hacia adelante.

El grado teórico de polimerización n se calcula como:

n = (peso molecular de poliéster – Peso molecular promedio del alcohol) ÷ Peso molecular promedio de la unidad repetitiva

Ejemplo

Para sintetizar el glicol del adipado de polietileno con un peso molecular promedio número de 3000, y donde el dietilenglicol representa el 40% del alcohol total por masa, calcule el grado de policondensación.

Dado:

Peso molecular relativo del ácido adipico = 146

Según la fórmula (11-53):

Peso molecular promedio de alcohol mixto = (MNJ × Mnk)/[mnk × A + MNJ × (1 & menos; a)]

= (62 × 106)/(106 × 0.6 + 62 × 0.4) = 74.34

Según la fórmula (11-51):

M (unidad) = m (ácido) + m (alcohol) & menos; 2 × M (agua) = 146 + 74.34 & menos; 2 × 18 = 184.34

(Para obtener detalles sobre fórmulas (11-53) y (11-51), consulte el artículo ¿Cómo calcular el peso molecular de las unidades de repetición de poliéster de poliol? )

Por lo tanto, el grado teórico de policondensación n para el poliínos de poliéster M3000 es:

n = (3000 & menos; 74.34) ÷ 184.34 = 15.87 <00000000> asymp; 16

2 Cantidad real de ácido mixto o alcohol

Al sintetizar un poliéster poliol con un peso molecular específico, basado en fórmulas (11-53) y (11-51), calculamos el valor teórico de n. Para los diolos de poliéster con dos extremos hidroxilo, 1 mol de diol de poliéster requiere (n+1) mol de alcohol y mol de ácido, por lo que la relación molar de alcohol al ácido es:

(n + 1)/n = 1 + (1/n)

La cantidad teórica total de alcohol = peso molecular promedio × (n+1)

Si la mezcla de alcohol incluye A, B y C, entonces la cantidad de cada alcohol = fracción molar × Peso molecular

Ejemplo:

Sintetizar 4 kg de glicol de adipado de polietileno con un peso molecular de 4000, y la fracción de masa de etilenglicol en el alcohol mixto es del 60%:

Según la fórmula (11-53):

(62 × 106)/(106 × 0.6 + 62 × 0.4) = 74.34

Según la fórmula (11-51):

146 + 74.34 & menos; 36 = 184.34

Grado de policondensación n = (4000 & menos; 74.34) ÷ 184.34 = 21.3 <00000000> asymp; 21

Entonces:

Requerido ácido adipico = 146 × 21 = 3066 g

Se requiere etilenglicol = 74.34 × 21 × 60% = 936.68 g

Se requiere dietilenglicol = 74.34 × 21 × 40% = 624.46 g

3 sustancias volátiles teóricas

Durante la producción o la síntesis a escala de laboratorio, el agua debe eliminarse a altas temperaturas para continuar la policondensación. La destilación de agua también puede llevar algunos alcoholes. Incluso con dispositivos de reflujo, la pérdida de alcohol varía según el equipo y la operación.

Además, cuando el valor ácido cae a continuación 20–30 mgkoh/g, se necesita deshidratación del vacío para reducir el valor de ácido a menos de 1 mgkoh/g. Durante este proceso, la pérdida de alcohol aumenta.

Por lo tanto, la entrada real de alcohol generalmente excede la cantidad teórica, dependiendo de la eficiencia y la estabilidad del sistema de reflujo. Los mejores sistemas de reflujo resultan en menos pérdida de alcohol y menores costos.

Las sustancias volátiles incluyen:

1. agua teórica generada para lograr el peso molecular objetivo

2. Excelente alcohol por encima del requisito teórico