脂肪酸法或醇解法生產(chǎn)醇酸樹脂的酯化工藝上都是采用溶劑法脫水。因?yàn)榇妓針渲罨镜幕瘜W(xué)反應(yīng)是酯化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的水必須及時(shí)除去，酯化反應(yīng)才得以深度進(jìn)行。熔融法靠不斷通入惰性氣體以幫助攪拌，排出酯化反應(yīng)產(chǎn)生的水汽和防止反應(yīng)氧化。而溶劑法是利用有機(jī)溶劑作為共沸液體帶出水幫助酯化，
在酯化階段加入反應(yīng)物量的3%～5%的溶劑（主要是二甲苯）。脂肪酸法制醇酸樹脂時(shí)，在投入多元酸、多元醇、脂肪酸同時(shí)加入溶劑，升溫進(jìn)行酯化，共沸脫水。醇解法生產(chǎn)醇酸樹脂是在完成醇解反應(yīng)加完苯胺后，加回流二甲苯。溶劑法反應(yīng)溫度比較容易控制，通過增減溶劑來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
表1 用量與沸點(diǎn)的關(guān)系
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溶劑 |
用量/% |
沸點(diǎn)/℃ |
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二甲苯 |
3 |
251～260 |
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二甲苯 |
4 |
246～251 |
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二甲苯 |
7 |
204～210 |
溶劑法生產(chǎn)醇酸樹脂，在反應(yīng)釜上裝有蒸汽加熱的分餾柱，柱內(nèi)裝有填料。這個(gè)設(shè)備有利于含有低沸點(diǎn)成分的配方，如含有苯甲酸（沸點(diǎn)249℃）、乙二醇（沸點(diǎn)198℃），如果沒裝分餾柱則損失太大。兩一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是有利于溶劑和水的分離，加快酯化反應(yīng)的進(jìn)行。分餾柱用蒸汽加熱，可使酯化生成的水蒸出，而其他醇和酸、部分溶劑回流回收。
注意經(jīng)冷凝器回到反應(yīng)釜內(nèi)的二甲苯溫度不可過高，這是因?yàn)樵谳^高的溫度下水在二甲苯中的溶解度將增大。
表2 水在二甲苯中的溶解度
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溫度/℃ |
25 |
40 |
55 |
70 |
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溶解度/（g/100mL） |
0.018 |
0.06 |
0.090 |
0.118 |
表3 苯二甲酸酐在二甲苯中的溶解度
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溫度/℃ |
10 |
25 |
40 |
55 |
70 |
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溶解度/（g/100mL） |
0.88 |
1.50 |
2.60 |
4.25 |
5.85 |
如果帶回反應(yīng)釜的水增多，不利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行。特備是在酯化反應(yīng)的后期出水很少，二甲苯帶回到水將延長反應(yīng)時(shí)間。反之，低溫會(huì)使苯酐在二甲苯中的溶解度下降，有造成冷凝器被堵得危險(xiǎn)（表3）。返回反應(yīng)釜的二甲苯應(yīng)控制在25～40℃，反應(yīng)生成的水，應(yīng)收集計(jì)量，以便了解酯化反應(yīng)進(jìn)行的程度。
醇酸樹脂的酯化工藝改進(jìn)：傳統(tǒng)的流程為蒸出管→冷凝器→分水器→反應(yīng)釜。如采用改進(jìn)工藝則由填料塔→回流冷凝器→分水器→填料塔→反應(yīng)釜，最后回到反應(yīng)釜的二甲苯溫度為110～125℃，高于二甲苯-水的共沸溫度92℃。由于回到反應(yīng)釜中的二甲苯溫度高，含水少甚至不含水，這樣既節(jié)約能源，又縮短脫水時(shí)間。按試驗(yàn)裝置推算，整個(gè)酯化過程節(jié)柴油率為47.3%，整個(gè)醇解和酯化流程節(jié)柴油率為23.6%，每噸醇酸樹脂節(jié)柴油14.2kg，雖然建填料塔一次投入較大，但節(jié)能效果明顯，還是值得推廣的。
溶劑法與熔融法相比較有以下優(yōu)點(diǎn)。
① 樹脂顏色較淺且比較均勻，
② 收率較高，因無苯二甲酸和多元醇的損失，多元醇、多元醇的比例保持基本不變。
③ 酯化溫度比較低，酯化反應(yīng)周期比較短。
④ 溫度容易控制。
⑤ 反應(yīng)釜容易清洗。
