Como calcular quantidades de ácido e álcool para polióis de poliéster-MW alvo?

1 grau de policondensação

O primeiro passo é entender o grau de policondensação, representado por n. Os poliols de poliéster consistem em um grupo hidroxila nas duas extremidades e nos segmentos de unidades de repetição no meio. Durante a reação, a água é liberada e sua remoção leva a reação adiante.

O grau teórico de polimerização n é calculado como:

n = (peso molecular de poliéster – Peso molecular médio do álcool) ÷ Peso molecular médio da unidade de repetição

Exemplo

Para sintetizar o glicol de polietileno adipato com um peso molecular de 3000 média de número de 3000, e onde o dietileno glicol é responsável por 40% do álcool total em massa, calcule o grau de policónsação.

Dado:

Peso molecular relativo do ácido adipico = 146

De acordo com a fórmula (11-53):

Peso molecular médio de álcool misto = (MNJ × Mnk)/[mnk × A + mnj × (1 & menos; a)]

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

De acordo com a fórmula (11-51):

M (unidade) = m (ácido) + m (álcool) & menos; 2 × M (água) = 146 + 74,34 & menos; 2 × 18 = 184.34

(Para detalhes sobre fórmulas (11-53) e (11-51), consulte o artigo Como calcular o peso molecular das unidades de repetição de poliéster? )

Assim, o grau teórico de policondensação n para o poliéster M3000 poliol é:

n = (3000 & menos; 74,34) ÷ 184.34 = 15.87 & assimp; 16

2 quantidade real de ácido misto ou álcool

Ao sintetizar um poliol de poliéster com um peso molecular específico, com base em fórmulas (11-53) e (11-51), calculamos o valor teórico de n. Para dióis de poliéster com duas extremidades hidroxila, 1 mol de diol de poliéster requer (n+1) mol de álcool e n mol de ácido, de modo que a proporção molar de álcool para ácido é:

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

A quantidade teórica total de álcool = peso molecular médio × (n+1)

Se a mistura de álcool incluir A, B e C, a quantidade de cada fração de álcool = mole × Peso molecular

Exemplo:

Para sintetizar 4 kg de glicol de polietileno adipato com um peso molecular de 4000, e a fração de massa de etileno glicol no álcool misto é de 60%:

De acordo com a fórmula (11-53):

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

De acordo com a fórmula (11-51):

146 + 74.34 & menos; 36 = 184.34

Grau de policondensação n = (4000 & menos; 74,34) ÷ 184.34 = 21.3 & assimp; 21

Então:

Ácido adipico necessário = 146 × 21 = 3066 g

Etileno glicol necessário = 74.34 × 21 × 60% = 936,68 g

Dietileno glicol necessário = 74.34 × 21 × 40% = 624,46 g

3 substâncias voláteis teóricas

Durante a síntese de produção ou escala de laboratório, a água deve ser removida em altas temperaturas para continuar a policondensação. A destilação da água também pode levar alguns álcoois. Mesmo com dispositivos de refluxo, a perda de álcool varia de acordo com o equipamento e a operação.

Além disso, quando o valor do ácido cai abaixo 20–30 mgkoh/g, é necessária desidratação a vácuo para reduzir o valor do ácido para abaixo de 1 mgkoh/g. Durante esse processo, a perda de álcool aumenta.

Portanto, a entrada real de álcool geralmente excede a quantidade teórica, dependendo da eficiência e estabilidade do sistema de refluxo. Melhores sistemas de refluxo resultam em menos perda de álcool e custos mais baixos.

Substâncias voláteis incluem:

1. Água teórica gerada para atingir o peso molecular alvo

2. Excesso de álcool acima do requisito teórico