废旧聚酯改性生产漆包线绝缘漆的工艺研究

data-full-width-responsive="true"> 聚酯绝缘漆最早由西德Beck 公司研制成功并用于B 级漆包线, 现在已有50多年的使用历史[1 ]。我国在1962年后将B 级绝缘材料大量用于机电工业, 目前仍在使用。在漆包线聚酯绝缘漆的生产中, 如今国内外仍普遍采用的技术路线是对苯二甲酸酯和多元醇的醇解反应, 再进行缩聚的工艺路线。本工作以废旧聚酯(主要是废弃的矿泉水瓶等) 为原料代替对苯二甲酸酯经过醇解, 缩聚等化工过程生产漆包线聚酯绝缘漆。作者研究了用废旧聚酯为原料生产漆包线聚酯绝缘漆的工艺技术条件, 醇解温度和反应时间、原料配比、缩聚反应温度、真空度等工艺参数对产品质量的影响, 在小试基础上提出了适合工业生产的工艺条件,并作了中试。1　实验1 1　原料废旧聚酯(废矿泉水瓶破碎后经洗涤烘干后使用)、甘油、乙二醇、三混甲酚、二甲苯、钛酸丁酯等均为工业品。1 2　设备2000m l 三口烧瓶、电动搅拌器、真空泵、直型冷凝器、温度计等。1 3　产品质量测试产品质量测试按GB6109 7- 90进行。1 4　实验方法取乙二醇120g, 甘油78g, 废旧聚酯100g 投入三口烧瓶中, 在搅拌下加热至215℃, 然后分批加入其余废旧聚酯片209g, 当废旧聚酯片全部溶解温度升至240℃后, 开始计时, 控温240～ 245℃, 回流搅拌7h。将回流装置改为减压蒸馏装置, 在恒温下, 逐渐提高真空度, 慢慢蒸出乙二醇, 随着乙二醇的蒸出, 缩聚反应开始进行, 真空度达到93 33kPa 时, 乙二醇已基本蒸完, 缩聚反应也近终点, 此时不断取样检测, 粘度合格后, 迅速投入全部三混甲酚, 控温酚解2h, 降温到120℃以下后, 将预先混合好的二甲苯、钛酸丁酯混合物在搅拌下慢慢加入三口烧瓶中, 加完后搅拌1h, 用二甲苯调整至粘度合格。2　结果与讨论2 1　乙二醇加入量和回流温度对醇解反应的影响醇解的作用是使树脂尽可能完全降解为聚合单体。从醇解反应的程度考虑, 回流温度越高, 乙二醇加入量越大, 降解反应越快, 越彻底, 产品的质量也越有保障。但是, 乙二醇的沸点为197℃, 乙二醇的加入量过大, 回流温度难以提高到240℃以上。而且固体废旧聚酯的溶解时间也因温度低而延长, 从而影响总体的反应效率。另一方面, 乙二醇的加入量过少, 可比较容易提高醇解反应温度, 但也会使产品的颜色加深, 实验表明, 在甘油和废旧聚酯片加量不变的情况下, 乙二醇加入量为120g 较为合适。乙二醇加入量与回流温度的关系如表1所示。2 2　缩聚反应温度和真空度对产品质量的影响在缩聚反应中, 要脱除乙二醇及反应过程中生成的少量水, 单体间相互缩合使分子量逐渐增大而生成树脂。缩聚反应的温度越高, 真空度越大, 脱乙二醇越快, 缩聚反应也越快。但温度越高, 使产品的颜色也随之加深, 影响产品质量。实验证明, 控制缩聚反应温度在2402℃之间, 然后按下列工艺操作(见表2) , 无论从安全方面还是从生产树脂的质量看都是比较合适的。另一方面, 开始反应初期, 由于体系中有大量沸点相对较低的乙二醇存在, 真空度不可能提的很高, 否则将引起爆沸, 必须逐渐提高真空度才能做到稳定操作。2 3　酚解温度和时间对产品质量的影响在缩聚反应完成后, 生成的聚酯树脂分子量大, 分子间由于氢键等作用力也较大, 使树脂即使在高温情况下也具有很高的粘度。加入三混甲酚的作用就是将树脂分子充分溶解分散开, 以降低粘度, 再加入二甲苯稀释成适合使用的绝缘漆产品。加入三混甲酚酚解的温度和时间对绝缘漆粘度指标影响很大。温度过高酚解时间过长超过三混甲酚的沸点会使之大量挥发损耗, 同时酚中的羟基也与生成的聚酯发生进一步酯化反应而使树脂降解, 分子量降低, 产品的粘度降低。温度过低(低于130℃) , 体系的粘度大, 即使酚解3小时以上得到的产品在稀释过滤时, 滤出的不溶物明显增多, 主要是由于酚解不完全造成的。因此, 控温180℃, 酚解2小时是合适的。2 4　钛酸丁酯的加入量对产品粘度的影响钛酸丁酯在绝缘漆中的主要作用是进一步增加树脂与铜线之间的附着力, 发挥其在有机相和金属铜金属相之间的偶联性能, 它的加入量过少或过量都会降低漆包线的耐刮强度。实验证明加量在千分之十到千分之二十的范围内对绝缘漆的耐刮性影响不大。而在另一方面, 其加入量对成品漆粘度影响却很大。随着加入量的增加, 粘度增加, 在固含量不变的情况下(固含量35% ) , 钛酸丁酯的加入量与粘度的关系如表3所示。标准为: 产品粘度50～ 150s, 单项耐刮4 5N从粘度指标和成本考虑钛酸丁酯加入量为千分之十五较为合适。3　结论3 1　用废旧聚酯为原料生产漆包线聚酯绝缘漆经中试(300t/Y 规模) 证明产品质量合格, 完全可代替对苯二甲酸酯工艺。3 2　用废旧聚酯片为原料生产漆包线聚酯绝缘漆为废旧聚酯的再生利用提供了新的途径。由于其来源丰富, 价格低廉, 因此, 具有较好的经济和环境效益。