x5wZNработа-6

1. Химия и технология получения дихлорангидрида терефталевой кислоты

ФИО

2. Содержание

• 1. Структурная формула мономера
• 2. Перечислить основные способы получения
мономера
• 3. Технологическая схема одного из способов
получения мономера и рассказать ее
• 4. Для получения каких полимеров применяют
данный мономер

3. Структурная формула мономера

Терефталоилхлорид — бесцветные кристаллы с острым
запахом, температура плавления — 82–84 °С,
температура кипения — 266 °С.
Структурная
формула мономера

4. Получение

Некоторые методы получения терефталоилхлорида:
•В промышленности — гидролиз гексахлор-п-ксилола (С6Н4(ССl3)2) при
110–120 °С (катализатор — FeCl3). Выход — более 90%.
•Взаимодействие терефталевой кислоты с гексахлор-п-ксилолом в
присутствии FeCl3 при 85–120 °С.
•В лаборатории — реакция терефталевой кислоты с SOCl2.
Некоторые особенности технологических процессов получения
терефталоилхлорида:
•Перегонка — продукт-сырец подвергают вакуумной перегонке с
дефлегматором. Часть дихлорангидридов возвращается в колонну в виде
флегмы.
•Кристаллизация — полученный продукт (расплав терефталоилхлорида)
поступает в кристаллизатор, где его охлаждают и подают в обогреваемую
горячую воду.

5.

6. Перечислить основные способы получения мономера

Промышленный метод
Гидролиз гексахлор-п-ксилола (ГХПК) в присутствии хлорного железа как
катализатора при повышенной температуре и атмосферном давлении.
Процесс состоит из двух стадий:
гидролиз ГХПК водой в присутствии хлорного железа;
перегонка терефталоилхлорида-сырца в вакууме.
Взаимодействие терефталевой кислоты с ГХПК в присутствии FeCl3 при
85–120 °C.
Хлорирование смеси полиэтилентерефталата и терефталевой
кислоты при повышенной температуре и высоком давлении в среде
инертного органического растворителя (хлорпроизводных углеводородов и
хлоридов кислот). Использование такого сочетания исходных реагентов
позволяет более полно использовать подаваемый хлор и предотвращает
образование фосгена как побочного продукта.

7. Реакция получения

Химия
Технология
Некоторые способы получения терефталоилхлорида:
В промышленности терефталоилхлорид
получают гидролизом гексахлор-пксилола в присутствии FeCl3 при 110–120
°С. Выход продукта — более 90%.
Некоторые особенности процесса:
По окончании реакции от дихлорангидридасырца отдувают растворённый
хлороводород, подавая в реактор сухой азот.
Продукт-сырец подвергают вакуумной
перегонке с дефлегматором. Часть
дихлорангидридов возвращается в колонну в
виде флегмы.
Для предотвращения кристаллизации
продукта в ходе перегонки температуру
конденсата на выходе из холодильника
поддерживают на уровне температуры
плавления дихлорангидрида.
•Реакция терефталевой кислоты с SOCl2. В
лаборатории.
•Взаимодействие терефталевой кислоты с
гексахлор-п-ксилолом в присутствии хлорного железа
(FeCl3) при 85–120 °С.
•Хлорирование смеси полиэтилентерефталата и
терефталевой кислоты при повышенной температуре
и высоком давлении в среде инертного органического
растворителя (четырёххлористый углерод, формалин,
хлорбензол и др.). Использование такого сочетания
исходных реагентов позволяет более полно
использовать подаваемый хлор и предотвращает
образование фосгена как побочного продукта.

8. Перечислить основные способы получения мономера

Дихлорангидрид
терефталевой
кислоты
(терефталоилхлорид
) получают разными
способами — как в
промышленности, так
и в лабораторных
условиях.
№
Способ получения
Реагент
Особенности / продукты
1
Хлорирование карбоксильных групп
терефталевой кислоты
SOCl₂ (тионилхлорид)
Наиболее распространённый лабораторный и
промышленный метод; побочные продукты – SO₂ и
HCl
2
Обработка терефталевой кислоты
PCl₅ (фосфорный
пентахлорид)
Образуется ацилхлорид; побочные продукты –
POCl₃ и HCl
3
Хлорирование с помощью
(COCl)₂ (оксалилхлорид)
Удобен в органическом синтезе; часто используют
катализатор DMF
4
Фосгенирование/хлорирование
производных
COCl₂ (фосген)
Исторически и в спецпрактике; применяется редко
из-за высокой токсичности
5
Промежуточные маршруты
Эфиры (напр.
диметилтерефталат →
кислота → ацилхлорид)
Сначала получают эфир, затем гидролиз до
кислоты, далее перевод в ацилхлорид любым из
методов 1–3
Перечислить основные способы получения мономера

9. Технологическая схема получения

Дихлорангидрид терефталевой
кислоты (ДКТК) является важным
промежуточным продуктом в
производстве различных полимеров.
На его основе получают:
•Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) один из самых распространенных
полимеров, используемый для
производства:
•Полиамиды (в составе различных
сополимеров)
•Полиэфирные смолы для:
производства композитных
материалов
лакокрасочных покрытий
связующих в стеклопластиках
• пластиковой упаковки (бутылки)
•Эластомеры специального назначения
• волокон (полиэфирные ткани)
ДКТК особенно ценен в производстве
высококачественных инженерных пластиков
благодаря своей высокой реакционной
способности и возможности получения
полимеров с улучшенными механическими
свойствами.
• пленок
• инженерных пластиков

10. Технологическая схема получения

Краткая блок-схема (словесно):
Отвод и очистка газов — выделяются HCl и SO₂; газы
направляются в систему очистки (скрубберы
NaOH/водный раствор, абсорберы, нейтрализация),
допускается рекуперация/конденсация избытка SOCl₂.
1.Подготовка сырья — сухая терефталевая кислота (TPA), тионилхлорид
(SOCl₂), катализатор (кат. количество DMF или аналог), инертный
растворитель при необходимости (напр. хлорбензол, 1,2-дихлорэтан или
отсутствие растворителя — зависит от реакции).
Удаление избытка реагента и растворителя —
отгонка/ректификация избытка SOCl₂ под вакуумом;
удаление растворителя и побочных летучих продуктов.
2.Загрузка в реактор — реактор (стекло/стеклоэпоксидное или
футерованный сталью), инерть (азот), мешалка, охладитель/нагреватель.
Изоляция продукта — при необходимости кристаллизация
из сухого растворителя или сушка при пониженном
давлении; при промышленной схеме — очистка методом
вакуумной перегонки/рекристаллизации в анальгетичносухих условиях.
Возьмём технологию на основе тионилхлорида (SOCl₂) — практичный
промышленно-лабораторный вариант.
3.Реакция — добавление SOCl₂ к реакционной массе при нагревании
(реакция ведётся при кипении/рефлюксе SOCl₂ или при контролируемом
повышении температуры). DMF (капли) используеся как катализатор
(активация через образование Вильсмеер-типа интермедиата).
1.
Основная реакция (стехиометрия):
HOOC–Ar–COOH + 2 SOCl₂ → ClOC–Ar–COCl + 2 SO₂↑ + 2
HCl↑
Финишная сушка и упаковка — сухой продукт
упаковывают в инертной атмосфере (влагочувствителен,
гидролизует до кислоты).

11. Технологическая схема получения

Ключевые технологические моменты и требования безопасности:
•Анигидридность/ацилхлорид реакционно чувствителен к воде → необходимо
бесповрзводное (ангарное) исполнение, сушка сырья, инертная атмосфера. Гидролиз
возвращает терефталевую кислоту и выделяет HCl.
•Отвод побочных газов (SO₂, HCl) — обязательные скрубберы и система
нейтрализации; материаловедение (коррозия) — аппаратура должна быть стойкой к
кислотам/хлоридам.
•Контроль температуры — реакция может быть экзотермической; требуется контроль
подачи SOCl₂ и отвода тепла.
•Катализ DMF — обычно используют следовые количества (пары процентов), повышает
скорость образования ацилхлорида.
•Утилизация/рециклирование — промышленные схемы стараются улавливать и
рекуперировать избыток SOCl₂ и/или перерабатывать газовые выбросы.
Примечание по очистке: в
мелкомасштабной практике
часто достаточно удаления
лишнего SOCl₂ и
кристаллизации продукта; в
крупносерийном производстве
используют вакуумную
ректификацию и
механическое/химическое
удаление побочных
продуктов.

12. Для получения каких полимеров применяют данный мономер

Терефталойлхлорид (диацилхлорид) — это активный мономер для получения полиамидов/арамидов и других
конденсационных полимеров:
1.Арамиды (PPTA — para-phenylene terephthalamide) — класс высокопрочных арамидных волокон
(напр., Kevlar, Twaron). ТПХ реагирует с п-фенилендиамином (p-phenylenediamine) → ароматический
полиамид (ароматические полиа́мидные цепи). Часто реализуется методом интерфейсной или растворной
поликонденсации.
2.Другие полиамины / полиамиды — реакция с диаминами даёт жёсткие или частично ароматические
полиамиды (для специальных конструкционных материалов, термостойких пластов).
3.Поли(амид-эфиры), поли(амид-имиды) и сополимеры — при сочетании с диаминов и
диоксидами/диоловыми компонентами можно получить сложные сополимеры с особыми свойствами
(огнестойкость, высокая Тпл и т.д.).
4.Лабораторные/специальные полиэфиры — теоретически ТФК может быть использован для ацильной
поликонденсации с диолами (реже промышленно — чаще используют терефталевую
кислоту/диметилтерефталат для PET/PBT).
5.Химические промежуточные продукты — используется для ацилирования, функционализации молекул,
синтеза смол, рецепторов, бифункциональных мономеров для получения сетевых полимеров и т. п.
• Типичный промышленный
пример: поли(п-фенилентерефталамид) (PPTA) получают
именно путём конденсации
диамин — терефталойлхлорид
(интерфейсная
поликонденсация даёт тонкую
пленку/нитку, которую
вытягивают в волокно с
ориентацией молекул).

13. Спасибо!