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，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、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15～20%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，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
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、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
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（DMT）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1.1～2.2倍摩尔的1，4丁二醇（BDO）在常压150℃～230℃下反应0.5～2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0.05～10毫米汞柱下，温度230℃～250℃下进行2～4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：