【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芳纶制备，具体涉及一种对位芳纶聚合物的连续化制备方法。
技术介绍
1、聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)纤维，在1965年由美国杜邦公司采用低温溶液缩聚反应合成，然后利用ppta/h2so4溶液具有液晶行为，专利技术了干喷湿纺的方法，从而获得高性能聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，在我国被称为对位芳纶或芳纶1414，是一种高性能的芳香族聚酰胺纤维。该纤维具有高强度、高模量和耐高温、耐酸、耐碱和密度小等优良性能，其比抗拉强度是钢丝的8倍(≥5gpa)，比模量是钢丝的3～4倍(≥148gpa)。因此它在航空航天、国防、汽车工业及体育器材等方面都有重要的应用。
2、芳纶1414纤维工业化生产采用两步法工艺，即先聚合再纺丝。目前已经工业化的制备聚对苯二甲酰对苯二胺的方法是低温溶液缩聚法，具体的制备工艺为：将氯化钙(cacl2)溶于n-甲基吡咯烷酮，制备cacl2-nmp溶剂，将对苯二胺(ppda)溶解于cacl2-nmp溶剂中，然后加入等摩尔比的对苯二甲酰氯(tpc)，采用低温溶液缩聚法在高速剪切下获得聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物，可以采用连续聚合，也可以采用间歇聚合。聚合反应如下式所示：
3、
4、在低温缩聚过程中，混合物的粘度会随着分子量的增加而迅速增加混合物逐渐从液体向固态发生相变，导致反应物混合非常困难；由于聚对苯二甲酰对苯二胺的反应单体活性高，该工艺需要严格隔绝氧气和水，而且由于缩聚反应非常迅速且放热强烈(反应焓为-107kj/mol)，在使用传统反应器时，需要一个高效的热交换系统，确保混
5、因此，需要开发一种物料混合均匀，能解决换热不均匀，导致反应器内温度不均问题的对位芳纶聚合物的连续化制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种对位芳纶聚合物的连续化制备方法，所述连续化制备方法中物料混合均匀，反应热可以快速被移除，有效控制副反应的发生，制备得到的对位芳纶聚合物具有分子量分布窄、性能稳定、粒径均一性好的特点。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种对位芳纶聚合物的连续化制备方法，所述连续化制备方法包括如下步骤：
4、(a)将对苯二胺和极性溶剂混合，得到对苯二胺溶液，所述对苯二胺溶液中水的质量浓度≤200ppm，例如40ppm、60ppm、80ppm、100ppm、120ppm、140ppm、160ppm或180ppm等。
5、(b)将对苯二甲酰氯熔融，得到熔融态对苯二甲酰氯；
6、(c)将步骤(a)制得的对苯二胺溶液和部分的步骤(b)制得的熔融态对苯二甲酰氯通入微通道反应器中进行反应，得到预聚体；
7、(d)将步骤(c)制得的预聚体与剩余的步骤(b)制得的熔融态对苯二甲酰氯混合，反应，得到对位芳纶聚合物；
8、所述步骤(a)和步骤(b)不分先后顺序分步进行，或者同时进行；
9、所述微通道反应器为单一通道微反应器，包括第一主体101、第二主体102、微流道进料口201、微流道202、微流道出料口203、输料通道进料口301、输料通道302、输料通道出料口303，所述输料通道302为环绕微流道202的环腔；
10、所述输料通道出料口303与微流道202连通，设置在靠近微流道进料口201的位置，所述步骤(c)中熔融态对苯二甲酰氯由微流道进料口201流入微通道反应器；对苯二胺溶液由输料通道进料口301流入微通道反应器，预聚体由微流道出料口203流出微通道反应器，输料通道302中对苯二胺溶液的流动方向与微流道202中流体的流动方向相反。
11、本专利技术中，通过采用两步法聚合，其中预聚合部分采用单一通道微反应器聚合，单一通道微反应器的微流道直径小，能使微流道内的物料充分的与微流道的流道壁接触进行散热，温度较低的对苯二胺溶液环绕在微流道的周围，能够快速的带走微流道内反应产生的热量，使热量分布更加均匀，并达到平衡，避免反应产生的热在微流道内聚集导致反应失控，有效控制了聚合反应的安全风险。本专利技术所述微通道反应器相比于传统反应器，反应热移除更迅速，物料温度均匀，不存在局部温差较大的问题，因此，获得的预聚体分子量大小一致，分子量分布更窄，良好的预聚体可确保在终聚时聚合物分子量生长速度一致，最终聚合物分子量分布窄，且无凝胶等现象出现；还避免了采用多级并联微反应器结构复杂，死区多的问题。所述对位芳纶聚合物的连续化制备方法连续化聚合方法是一种微单元聚合反应，在线反应物量微小，更加安全可控。
12、优选地，所述输料通道出料口303处设置有导流槽。
13、本专利技术中，通过输料通道出料口303处设置有导流槽，能够使对苯二胺溶液通过导流槽进入微流道并形成旋流进一步增加了微流道内的混合物料与微流道的流道壁之间的热交换，避免了传统反应器由于换热不均导致的内部物料温度高、外部物料温度低的温度不均现象，从而获得分子量高且分子量分布较窄的对位芳纶聚合物。
14、优选地，所述微流道202的直径≤3mm，例如0.5mm、1mm、1.5mm、2mm或2.5mm等。
15、优选地，所述微通道反应器的材质为玻璃、金属或聚合物材料中的任意一种，进一步优选为金属。
16、优选地，步骤(a)所述极性溶剂包括n-甲基吡咯烷酮。
17、优选地，步骤(1)所述混合还包括与助溶剂混合。
18、优选地，所述助溶剂包括氯化钙或氯化锂。
19、优选地，所述助溶剂为氯化钙，所述对苯二胺溶液中氯化钙的质量百分比为7％～10％，例如7.3％、7.6％、7.9％、8.2％、8.5％、8.8％、9.1％、9.4％或9.7％等。
20、优选地，所述助溶剂为氯化锂，所述对苯二胺溶液中氯化锂的质量百分比为2％～3％，例如2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％或2.9％等。
21、优选地，步骤(a)所述对苯二胺溶液中对苯二胺的质量百分比为3％～8％，例如3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％或7.5％等。
22、优选地，步骤(a)所述对苯二胺溶液的温度为0～15℃(例如2℃、4℃、6℃、8℃、10℃、12℃或14℃等)，进一步优选为4～6℃。
23、优选地，步骤(b)所述熔融态对苯二甲酰氯的温度为85～95℃(例如86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃或94℃等)。
24、优选地，所述微通道反应器中输料通道出料口303处对苯二胺溶液的喷射方向与微流道202呈15°～75°本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对位芳纶聚合物的连续化制备方法，其特征在于，所述连续化制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述输料通道出料口(303)处设置有导流槽；
3.根据权利要求1或2所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(a)所述极性溶剂包括N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合还包括与助溶剂混合；
5.根据权利要求4所述的连续化制备方法，其特征在于，所述助溶剂为氯化钙，所述对苯二胺溶液中氯化钙的质量百分比为7％～10％；
6.根据权利要求1～5任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(a)所述对苯二胺溶液中对苯二胺的质量百分比为3％～8％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(a)所述对苯二胺溶液的温度为0～15℃；
8.根据权利要求1～7任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(c)所述熔融态对苯二甲酰氯的摩尔量与步骤(c)所述对苯二胺溶液中对苯二胺的摩尔量的比(0.3
9.根据权利要求1～8任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(d)所述反应在双螺杆反应器或釜式反应器中进行；
10.根据权利要求1～9任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(d)所述反应的温度≤40℃，反应的时间为10～40min；
...【技术特征摘要】
1.一种对位芳纶聚合物的连续化制备方法，其特征在于，所述连续化制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述输料通道出料口(303)处设置有导流槽；
3.根据权利要求1或2所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(a)所述极性溶剂包括n-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合还包括与助溶剂混合；
5.根据权利要求4所述的连续化制备方法，其特征在于，所述助溶剂为氯化钙，所述对苯二胺溶液中氯化钙的质量百分比为7％～10％；
6.根据权利要求1～5任一项所述的连续化制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙潜，崔晓静，杨玥，章胜宗，杨琴，
申请(专利权)人：江苏盛邦新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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