Comment calculer les quantités d'acide et d'alcool pour les polyester cibles-MW?

1 degré de polycondensation

La première étape consiste à comprendre le degré de polycondensation, représenté par n. Les polyols polyols sont constitués d'un groupe hydroxyle aux deux extrémités et de segments unitaires répétés au milieu. Pendant la réaction, l'eau est libérée et son élimination fait avancer la réaction.

Le degré théorique de polymérisation n est calculé comme:

n = (poids moléculaire en polyester – Poids moléculaire moyen de l'alcool) ÷ Poids moléculaire moyen de l'unité répétée

Exemple

Pour synthétiser le glycol adipate de polyéthylène avec un poids moléculaire à la moyenne de 3000, et où le diéthylène glycol représente 40% de l'alcool total par masse, calculez le degré de polycondensation.

Donné:

Poids moléculaire relatif de l'acide adipique = 146

Selon la formule (11-53):

Poids moléculaire moyen de l'alcool mixte = (MNJ × MNK) / [MNK × A + MNJ × (1 & moins; a)]

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

Selon la formule (11-51):

M (unité) = m (acide) + m (alcool) & moins; 2 × M (eau) = 146 + 74,34 & moins; 2 × 18 = 184.34

(Pour plus de détails sur les formules (11-53) et (11-51), veuillez vous référer à l'article Comment calculer le poids moléculaire des unités de répétition du polyester polyol? )

Ainsi, le degré de polycondensation théorique N pour le polyal polyol M3000 est:

n = (3000 & MINUS; 74,34) ÷ 184,34 = 15,87 & ASymp; 16

2 quantité réelle d'acide mixte ou d'alcool

Lors de la synthèse d'un polyester polyol avec un poids moléculaire spécifique, basé sur des formules (11-53) et (11-51), nous calculons la valeur théorique de n. Pour les diols en polyester avec deux extrémités hydroxyles, 1 mol de polyester diol nécessite (n + 1) mol d'alcool et n mol d'acide, de sorte que le rapport molaire de l'alcool à l'acide est:

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

La quantité théorique totale d'alcool = poids moléculaire moyen × (n + 1)

Si le mélange d'alcool comprend A, B et C, alors la quantité de chaque alcool = fraction molaire × Poids moléculaire

Exemple:

Pour synthétiser 4 kg de glycol adipate de polyéthylène avec un poids moléculaire de 4000, et la fraction de masse de l'éthylène glycol dans l'alcool mixte est de 60%:

Selon la formule (11-53):

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

Selon la formule (11-51):

146 + 74,34 & MINUS; 36 = 184.34

Degré de polycondensation n = (4000 & MINUS; 74,34) ÷ 184,34 = 21,3 & ASymp; 21

Alors:

Acide adipique requis = 146 × 21 = 3066 g

Éthylène glycol requis = 74.34 × 21 × 60% = 936,68 g

Le diéthylène glycol requis = 74.34 × 21 × 40% = 624,46 g

3 substances volatiles théoriques

Pendant la production ou la synthèse à l'échelle du laboratoire, l'eau doit être éliminée à des températures élevées pour poursuivre la polycondensation. La distillation de l'eau peut également emporter des alcools. Même avec les dispositifs de reflux, la perte d'alcool varie selon l'équipement et le fonctionnement.

De plus, lorsque la valeur acide tombe en dessous 20–30 mgkoh / g, une déshydratation sous vide est nécessaire pour réduire la valeur acide à moins de 1 mgkoh / g. Au cours de ce processus, la perte d'alcool augmente.

Par conséquent, l'apport réel de l'alcool dépasse généralement la quantité théorique, selon l'efficacité et la stabilité du système de reflux. De meilleurs systèmes de reflux entraînent moins de perte d'alcool et de baisse des coûts.

Les substances volatiles comprennent:

1. eau théorique générée pour atteindre le poids moléculaire cible

2. Excès d'alcool au-dessus de l'exigence théorique