聚酰胺连续生产法制造技术

在一种制备聚酰胺的两步预缩合法中，使二胺与二羧酰二卤在一种极性、非碱性、惰性有机液体介质中在能生成低聚合度的缩合产物的条件下反应。然后，通过将各成分连续进料到一个总滞留时间为约２秒～约２分钟、皮克里特准数大于约３．５的反应器系统中，使所得到的缩合产物与水溶性酸受体的水溶液接触，生成一种高聚合度的聚酰胺产品。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从二胺和二羧酸制备高聚合度聚酰胺的方法，尤其涉及从芳香族二胺和芳香族二羧酰二卤制备全部或甚至部分芳香族聚酰胺的新颖连续聚合方法。从二胺和二羧酰二卤、尤其芳香族二胺和芳香族二羧酰二卤制造的高聚合度线型聚酰胺可以加工成纤维、薄膜、涂料及其它成形物品。
技术介绍
此前，作为从芳香族二胺和芳香族二羧酰卤制备芳香族聚酰胺的方法，已知有(a)界面缩聚法(例如美国专利No.3,006,899)和(b)低温溶液缩聚法(例如美国专利No.3,063,966)。这些方法被视为优于其它能得到芳香族聚酰胺的方法，例如(i)芳香族二胺与芳香族二羧酸之间加热脱水缩合，或(ii)芳香族二胺与芳香族二羧酸二苯酯之间加热脱苯酚缩合。在脱水缩合法中，即使在200℃以上的温度，缩合也不能顺利进行，而且在大多数情况下发生热分解而生成一种含有不可溶凝胶的彩色产品。在与苯酯缩合法中，该苯酯必须从对应的酰氯衍生，后者是一种能给出聚酰胺的较好反应剂，但使该方法变得效率较低。这些缩合方法也必须长时间在高温进行，而先提到的两种方法(a)和(b)可以在室温或以下进行，而且该反应只需少数几分钟就能完成。然而，先提到的两种方法即(a)界面缩聚和(b)低温溶液缩聚法有各种缺点。已知的是，在界面缩聚法(a)中，产物分子量的控制非常困难。所得到的聚合物的聚合度取决于非论量条件例如反应物浓度、其添加速率、反应器容器规模、搅拌速度、和要使用的溶剂的类型，而且对这些非论量条件的轻微变化非常敏感。一旦添加了反应物，就不可能通过追加进料来调整最终聚合物的聚合度，因为该聚合度是通过以上提到的这样一些条件的巧妙组合预定的。进而，当要按照该方法制备一种共聚物时，无法控制该共聚物的主链结构。也已经发现，若在实施时使用大型反应容器，则用这种方法不能得到高聚合度的聚合物。另一方面，在低温溶液缩聚方法(b)中，最终聚合物的分子量控制是相当容易的。然而，当寻求高分子量产物时，要使用的溶剂的选择受到限制，而且诸如在从溶液中分离产物方面和从副反应的发生来看，遇到了各种困难。此外，该产物总是与作为反应副产物的氢卤酸盐一起存在。副产物的脱除需要一个长而繁重的过程，例如沉淀和漂洗、或该产物成形为物品之后的复杂处理。因此，难以得到一种没有这些盐而有充分热稳定性的产品。美国专利No.3,640,970和4,009,154这两项专利公开了一种芳香族聚酰胺两步制备法，包含(1)使实质上等摩尔量的二胺与二羧酰二卤在一种极性、非碱性、惰性的有机液体介质中反应生成一种预聚物；和(2)使该预聚物与水溶性酸受体水溶液接触以使该聚合反应完成。这些专利如下美国专利No.3,640,970公开了一种有时称为低聚物聚合法的芳香族聚酰胺两步预缩合制备法。在该法的第一步，让一种芳香族二胺与一种芳香族二羧酰二卤在一种极性、非碱性、惰性有机液体介质中在能生成低聚合度缩合产物的条件下反应。在第二步，让含有该缩合产物的有机液体介质与一种水溶性酸受体水溶液接触生成该聚酰胺产物。建议醚类、酮类、砜类、和卤代烃类是适用溶剂。适合于中和副产物氢卤酸的水溶性酸受体包括有机的和无机的碱金属氢氧化物、碳酸盐、和碳酸氢盐以及有机胺例如三乙胺和三亚乙基二胺。据认为，产物聚酰胺在硫酸中的比浓对数粘度为0.6～3是可能的。美国专利No.4,009,154公开了与No.3,640,970专利中公开的几乎相同的两步预缩合法，所不同的是水溶性酸受体局限于由碳酸钠水合物的水分散体组成的水浆料。在No.4,009,154专利中认识到，当人们试图以含有高浓度芳香族二胺和芳香族二羧酰卤的有机液体介质实施No.3,640,970专利的方法以期提高效率时，只能得到低聚合度的芳香族聚酰胺。美国专利No.3,640,970和4,009,154的方法无助于大规模连续运行。要么反应进行得太慢，导致低聚合度聚酰胺，要么这些方法需要非常大的泵、非常猛烈的搅拌、和非常大的工艺安全阀。以这种方式运行不是高效率的，而且有相关的安全忧虑。因此，目前业内仍需要这样一种连续方法(1)能高效率产生高聚合度聚酰胺；和(2)不因酸受体的导入性质而受限制。
技术实现思路
在一种低聚物聚合法的第一步，让芳香族和/或非芳香族二胺与芳香族和/或非芳香族二羧酰二卤在一种极性、非碱性、惰性液体介质中在能生成低聚合度缩合产物的条件下反应。以下，该低聚合度缩合产物可以简称为“预聚物”。在第二步，通过将该预聚物和酸受体溶液连续进料到一个反应器系统中，使含有该预聚物的有机液体介质—以下简称“预聚物溶液”—与水溶性酸受体水溶液接触，生成一种高聚合度的聚酰胺产物。该反应器系统有约2秒～约2分钟的总滞留时间和大于约3.5的皮克里特准数。这种方法高效率地产生高聚合度的聚酰胺。当与先有技术方法比较时，它使用了非常快的添加时间。在先有技术中，这样快的添加时间会需要非常大的泵和工艺安全阀，而且会有相关的效率和安全忧虑。本专利技术方法不会困扰于这些缺点。无意受任何特定理论约束，相信总滞留时间为约2秒～约2分钟且以大于约3.5的皮克里特准数为特征的反应器系统，与以前用于聚酰胺生产的方法相比，减少了该预聚物与水溶性酸受体的回混和/或分散。因此，本方法有助于最大限度减少该预聚物的酰氯水解，该水解会导致低聚合度聚酰胺。用本专利技术方法得到的聚酰胺可以根据需要以任何惯常方式转化成各种形式例如纤维、薄膜、片材、液体产品、和成形物品，这些可以用于各种各样目的，例如工业材料、绝缘材料、树脂增强材料、粘合剂、涂料、等。按照本专利技术之目的，如本文中具体化和广泛描述的，本专利技术包含一种聚酰胺制备方法，该方法包含向一个滞留时间为约2秒～约2分钟且皮克里特准数大于约3.5的反应器系统中进料下列溶液(a)至少一种水溶性无机酸受体的至少一种水溶液；和(b)至少一种预聚物溶液，包含至少一种预聚物和至少一种极性、非碱性、惰性有机液体介质，其中，该至少一种预聚物是通过使实质上等摩尔量的至少一种二胺和至少一种二羧酰二卤在该至少一种极性、非碱性、惰性有机液体介质中反应生成的。进而，按照本专利技术之目的，如本文中具体化和广泛描述的，本专利技术包含一种聚酰胺制备方法，该方法包含向一个皮克里特准数大于约3.5的反应器系统中进料下列溶液(a)至少一种水溶性无机酸受体的至少一种水溶液；和(b)至少一种预聚物溶液，包含至少一种预聚物和至少一种极性、非碱性、惰性有机液体介质，其中，该至少一种预聚物是通过使实质上等摩尔量的至少一种二胺和至少一种二羧酰二卤在该至少一种极性、非碱性、惰性有机液体介质中反应生成的；且其中，在所述反应器系统中的约2秒～约2分钟滞留时间内该至少一种预聚物的总量的转化率为约95％或更高。进而，按照本专利技术之目的，如本文中具体化和广泛描述的，本专利技术包含一种从按照这些方法生产的至少一种聚酰胺形成的成形物品和/或纤维。进而，从以下给出的详细描述，本专利技术的适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，这些详细描述和具体实例虽然指出本专利技术的实施方案但只是借助于举例说明给出的，因为在本专利技术的精神和范围内的各种改变和修饰对于业内技术人员来说将从这个详细描述变得显而易见。要理解的是，以上一般描述和以下详细描述都只是例示性和解释性的，而且不限制权利要求书所主张的本专利技术。附图说明图1是一种用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酰胺制备方法，包含向一个滞留时间为约２秒～约２分钟且皮克里特准数大于约３．５的反应器系统中进料下列溶液：（ａ）至少一种水溶性无机酸受体的至少一种水溶液，和（ｂ）至少一种预聚物溶液，包含至少一种预聚物和至少一种极性、非碱 性、惰性有机液体介质，其中，该至少一种预聚物是通过使实质上等摩尔量的至少一种二胺和至少一种二羧酰二卤在该至少一种极性、非碱性、惰性有机液体介质中反应生成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AW埃彻尔斯三世，FK马伦，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]