Polybutylene terephthalate (PBT) adalah poliester termoplastik berperforma tinggi-yang banyak digunakan di sektor-sektor seperti elektronik, peralatan listrik, manufaktur otomotif, dan permesinan. Proses produksi polibutilen tereftalat dirinci di bawah ini.
Persiapan Bahan Baku
Bahan baku utama untuk memproduksi polibutilen tereftalat adalah asam tereftalat (PTA) dan 1,4-butanediol (BDO). PTA adalah padatan atau bubuk kristal putih yang memerlukan kemurnian tinggi-biasanya melebihi 99%. BDO adalah cairan kental tidak berwarna; kualitas dan kemurniannya juga harus dipastikan untuk memudahkan reaksi selanjutnya. Sebelum produksi dimulai, bahan mentah menjalani pengujian kualitas yang ketat dan perlakuan awal untuk menghilangkan kotoran dan kelembapan.
Proses Produksi Esterifikasi Langsung
1. Reaksi Esterifikasi
PTA dan BDO dimasukkan ke dalam reaktor esterifikasi pada rasio molar tertentu (biasanya berkisar antara 1:1.1 hingga 1:1.5). Di dalam reaktor, PTA dan BDO mengalami esterifikasi dengan adanya katalis menghasilkan bis(4-hidroksibutil) tereftalat (BHBT) dan air. Katalis yang umum mencakup jenis berbasis-titanium dan antimon-; katalis berbasis titanium disukai karena aktivitasnya yang tinggi dan laju reaksi yang cepat. Suhu reaksi umumnya dipertahankan antara 220 derajat dan 250 derajat, dengan tekanan dijaga pada tingkat atmosfer atau sedikit positif. Sepanjang reaksi, air yang dihasilkan terus didistilasi untuk mendorong reaksi maju.
2. Reaksi Polikondensasi
BHBT yang diperoleh dari tahap esterifikasi dipindahkan ke reaktor polikondensasi. Dalam kondisi suhu tinggi (240–260 derajat ) dan vakum tinggi (di bawah 100 Pa), BHBT mengalami polikondensasi membentuk polibutilen tereftalat dan 1,4-butanediol. Ketika reaksi berlangsung, berat molekul polimer secara bertahap meningkat. Stabilisator dan antioksidan dalam jumlah kecil biasanya ditambahkan untuk meningkatkan kecepatan reaksi dan kualitas polimer. Reaksi polikondensasi memerlukan durasi yang relatif lama, umumnya berkisar antara 2 hingga 4 jam.
3. Pasca-pemrosesan
Setelah reaksi polikondensasi selesai, lelehan polimer dikeluarkan dari reaktor dan menjalani-langkah-langkah pascapemrosesan-seperti pendinginan dan pembuatan pelet-untuk menghasilkan pelet polibutilen tereftalat (PBT). Pendinginan biasanya dilakukan melalui air atau udara untuk memadatkan lelehan polimer dengan cepat. Alat pembuat pelet memotong untaian polimer yang didinginkan menjadi pelet yang seragam, sehingga memudahkan penyimpanan dan pengangkutan.
Proses Produksi Transesterifikasi
1. Reaksi Transesterifikasi
Proses transesterifikasi menggunakan bahan baku dimetil tereftalat (DMT) dan 1,4-butanediol. DMT dan 1,4-butanediol dimasukkan ke dalam reaktor transesterifikasi dalam proporsi tertentu, dimana reaksi berlangsung dengan adanya katalis (seperti asetat). Suhu reaksi umumnya dipertahankan antara 180 derajat dan 220 derajat; metanol dihasilkan sebagai produk sampingan. Distilasi metanol secara terus menerus mendorong reaksi menuju pembentukan bis(4-hidroksibutil) tereftalat.
2. Polikondensasi dan Pasca-pemrosesan
Tahapan polikondensasi dan pasca-pemrosesan selanjutnya untuk bis(4-hidroksibutil) tereftalat yang diperoleh melalui transesterifikasi pada dasarnya sama dengan proses esterifikasi langsung. Polikondensasi dilakukan pada suhu-tinggi dan kondisi vakum tinggi, diikuti dengan pendinginan dan pembuatan pelet untuk mendapatkan produk akhir.
Perbandingan Kedua Proses Produksi
Proses esterifikasi langsung menawarkan keuntungan berupa biaya bahan baku yang relatif rendah (menggunakan asam tereftalat), langkah reaksi yang lebih sedikit, dan efisiensi produksi yang tinggi. Namun, hal ini menuntut kemurnian bahan mentah yang tinggi dan melibatkan kondisi reaksi yang ketat. Proses transesterifikasi mendapat manfaat dari kondisi reaksi yang relatif ringan dan persyaratan kemurnian bahan baku yang lebih rendah. Sebaliknya, penyakit ini bergantung pada DMT yang lebih mahal dan menghasilkan metanol sebagai produk sampingan, sehingga memerlukan pemulihan dan pengobatan.