專(zhuān)利名稱(chēng)：線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍6的聚合工藝，特別是涉及一種線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝。
用己內(nèi)酰胺制備線(xiàn)型尼龍6，一般采用水解開(kāi)環(huán)陽(yáng)離子聚合工藝，連續(xù)聚合時(shí)采用VK管，直管或塔式反應(yīng)器，聚合時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)以上，所得尼龍6的相對(duì)粘度只能達(dá)2.5左右，該種樹(shù)脂只適用于抽絲，不適用于做工程塑料，同時(shí)，工藝流程長(zhǎng)，首先經(jīng)過(guò)濾器除去雜質(zhì)后，在高壓釜中進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)，再經(jīng)洗滌器除去單體，進(jìn)入鑄帶槽冷卻，再經(jīng)洗滌罐進(jìn)一步除去單體，得產(chǎn)品尼龍6。歐洲專(zhuān)利0137884公開(kāi)了一種聚酰胺6連續(xù)去單體和后處理方法及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置，該方法仍然采用陽(yáng)離子聚合，即用酸催化劑，在一個(gè)部分充滿(mǎn)熔體的特殊反應(yīng)器中，于真空條件下同時(shí)進(jìn)行后聚合和去單體，聚合物相對(duì)粘度達(dá)2.5～4.0。
本發(fā)明的目的在于提供一種所用催化劑由陰離子催化劑、助催化劑及復(fù)合催化劑組成，在多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)中進(jìn)行連續(xù)快速聚合，并同時(shí)除去單體的線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝是，首先按比例將己內(nèi)酰胺、堿金屬和/或堿土金屬陰離子催化劑一并加入熔化釜中，于溫度130～180℃，余壓0.001～0.005MPa下進(jìn)行真空脫水，得含水量小于300PPM的單體，加入助催化劑和復(fù)合催化劑后，放入貯罐，再連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器，于溫度200～250℃，壓力0.01～0.11MPa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，然后將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，聚合物通過(guò)機(jī)頭連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，切粒，制得相對(duì)粘度大于3.00～4.50的線(xiàn)型高粘度尼龍6。
本發(fā)明線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝所用催化劑中，按重量份計(jì)，陰離子催化劑∶助催化劑∶復(fù)合催化劑＝1∶10～50∶1～15，其中，己內(nèi)酰胺∶陰離子催化劑＝100∶0.001～0.05；己內(nèi)酰胺∶助催化劑＝100∶0.01～0.4；己內(nèi)酰胺∶復(fù)合催化劑＝100∶0.001～0.05，助催化劑是乙酰基己內(nèi)酰胺和異氰酸酯類(lèi)，復(fù)合催化劑是由至少一種酯類(lèi)、至少一種酸酐和至少一種有機(jī)硅化合物組成。酯類(lèi)可以是碳酸二苯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯、己二酸二丙酯、丁二酸二乙酯等、對(duì)苯二甲酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二乙酸、；酸酐可以是六氫苯四酸二酐、均苯四酸二酐、順丁烯二酸酐、偏苯酸酐等；有機(jī)硅可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙基硅烷)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等。其中，堿金屬和/或堿土金屬陰離子催化劑的作用是引發(fā)開(kāi)環(huán)；助催化劑的作用是加速陰離子催化劑的開(kāi)環(huán)作用；復(fù)合催化劑中酸酐的作用是調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)速度，提高熱穩(wěn)定性。酯的作用是防止支化交聯(lián)，保證線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，改善樹(shù)脂色相、提高熱穩(wěn)定性。有機(jī)硅的作用是增大分子量，提高熱、氧穩(wěn)定性，改善樹(shù)脂表面特征(如表面光澤度)，改善成型加工性及提高成薄性。同時(shí)酸酐、酯及有機(jī)硅除上述作用外，它們之間還表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。
本發(fā)明線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝中，控制多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)第一段的溫度為250～270℃，余壓力為0.08～0.10MPa，第二段的溫度為250～300℃，余壓為0.008～0.01MPa，第三段的溫度為240～270℃，余壓為0.0001～0.002MPa，螺桿轉(zhuǎn)速為10～50rpm。由于多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，四根螺桿兩同向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩組異向，蒸發(fā)面積大，物料進(jìn)入四螺桿后，被強(qiáng)制向前輸送，通過(guò)四螺桿的相互嚙合，使聚合物分子充分接觸，強(qiáng)制聚合物進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)，且聚合物經(jīng)過(guò)蒸發(fā)室時(shí)，由于蒸發(fā)室的高真空，使低分子物被抽走，四根螺桿相互嚙合，螺桿間及螺桿與套筒的間隔很小，機(jī)內(nèi)無(wú)死角，自清理效果好。物料從多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)的一端進(jìn)入，在該機(jī)內(nèi)一步實(shí)現(xiàn)聚合和脫單體兩個(gè)工藝過(guò)程，并從機(jī)頭連續(xù)出料，物料仃留時(shí)間為10～15分鐘，聚合轉(zhuǎn)化率可達(dá)80～90％，熔融聚合物經(jīng)真空脫單體后，最終樹(shù)脂中殘存單體含量小于3％，最低可達(dá)0.1％。
本發(fā)明線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程短，連續(xù)快速反應(yīng)，聚合反應(yīng)及除去單體同在反應(yīng)器中進(jìn)行，生產(chǎn)效率高，物耗、能耗低，無(wú)環(huán)境污染，操作彈性大，產(chǎn)品為高分子量的高粘度尼龍6，可采用注塑、擠出、吹膜、拉膜等成型方法進(jìn)行加工，作為工程塑料，廣泛用于機(jī)械、電器、儀表、軍工等領(lǐng)域。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。


圖1本發(fā)明工藝流程2多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)工作原理圖實(shí)施例1己內(nèi)酰胺100份，氫氧化鈉0.03份，一并加入熔化釜1中，于溫度140±5℃，余壓0.0025±0.0005MPa下熔化脫水至單體含水量為262PPM，用氮?dú)庀婵蘸?，加入甲苯二異氰酸?.4份，對(duì)苯二甲酸二甲酯0.03份，偏苯酸酐0.02份，乙烯基三乙氧基硅烷0.02份后，放入貯罐2，再由輸送器3連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器4，于溫度230±5℃，壓力0.105±0.005Mpa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入帶真空系統(tǒng)6的多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)5，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，螺桿轉(zhuǎn)速為18rpm，聚合物通過(guò)機(jī)頭送入冷卻槽7連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)8切粒，制得相對(duì)粘度3.83，單體含量1.60％的線(xiàn)型高粘度尼龍6。其性能測(cè)試指標(biāo)如表1所示實(shí)施例2己內(nèi)酰胺100份，氫氧化鉀0.05份，氫氧化鎂0.02份，一并加入熔化釜1中，于溫度150±5℃，余壓0.0015±0.0005MPa下熔化脫水至單體含水量為190PPM，用氮?dú)庀婵蘸?，加入二苯甲烷二異氰酸?.4份，碳酸二乙酯0.026份，均苯四酸二酐0.04份，乙烯基三甲氧基硅0.03份后，放入貯罐2，再由輸送器3連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器4，于溫度225±5℃ ，壓力0.105±0.005MPa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入帶真空系統(tǒng)6的多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)5，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，螺桿轉(zhuǎn)速為30rpm，聚合物通過(guò)機(jī)頭送入冷卻槽7連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)8切粒，制得相對(duì)粘度3.83，單體含量1.60％的線(xiàn)型高粘度尼龍6。其性能測(cè)試指標(biāo)如表1所示實(shí)施例3己內(nèi)酰胺100份，氫氧化鉀0.05份，氫氧化鎂0.02份，一并加入熔化釜1中，于溫度150±5℃，余壓0.0015±0.0005MPa下熔化脫水至單體含水量為190PPM，用氮?dú)庀婵蘸螅尤攵郊淄槎惽杷狨?.4份，碳酸二乙酯0.026份，均苯四酸二酐0.04份，乙烯基三甲氧基硅0.03份后，放入貯罐2，再由輸送器3連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器4，于溫度225±5℃，壓力0.105±0.005MPa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入帶真空系統(tǒng)6的多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)5，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，螺桿轉(zhuǎn)速為40rpm，聚合物通過(guò)機(jī)頭送入冷卻槽7連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)8切粒，制得相對(duì)粘度3.67，單體含量0.90％的線(xiàn)型高粘度尼龍6。其性能測(cè)試指標(biāo)如表1所示。
實(shí)施例4己內(nèi)酰胺100份，氫氧化鋰0.01份，乙醇鈉0.008，一并加入熔化釜1中，于溫度150±5℃，余壓0.0025±0.0005MPa下熔化脫水至單體含水量為150PPM，用氮?dú)庀婵蘸?，加入乙?；簝?nèi)酰胺0.3份，碳酸二苯酯0.04份，順丁烯二酸酐0.03份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.04份后，放入貯罐2，再由輸送器3連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器4，于溫度240±5℃，壓力0.105±0.005MPa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入帶真空系統(tǒng)6的多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)5，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，螺桿轉(zhuǎn)速為45rpm，聚合物通過(guò)機(jī)頭送入冷卻槽7連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)8切粒，制得相對(duì)粘度4.27，單體含量0.15％的線(xiàn)型高粘度尼龍6。其性能測(cè)試指標(biāo)如表1所示。
表1線(xiàn)性高粘度尼龍性能試表
注*1、測(cè)試條件為樣條在溫度23±2℃，相對(duì)濕度為50±5％的空氣中存放4小時(shí)后測(cè)試。2、相對(duì)粘度測(cè)定條件0.25±0.0005g尼龍溶于25ml濃度95～96％的硫酸中，于25℃下用烏氏粘度計(jì)測(cè)定。
權(quán)利要求
1.一種線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝，其特征在于按比例將己內(nèi)酰胺和堿金屬和/或堿土金屬陰離子催化劑一并加入熔化釜中，于溫度130～180°C，余壓0.001～0.005MPa下進(jìn)行真空脫水，得含水量小于300PPM的單體，消除真空后加入助催化劑和復(fù)合催化劑混合后，放入貯罐，再連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器，于溫度200～250℃，壓力0.10～0.11MPa下進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)，于250～300℃進(jìn)行連續(xù)本體聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，聚合物通過(guò)機(jī)頭連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，切粒，制得相對(duì)粘度3.00～4.50的線(xiàn)型高粘度尼龍6，
2.如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝，其特征在于催化劑中，按重量份計(jì)，陰離子催化劑∶助催化劑∶復(fù)合催化劑＝1∶10～50∶1～15，其中，己內(nèi)酰胺∶陰離子催化劑＝100∶0.001～0.05；己內(nèi)酰胺∶助催化劑＝100∶0.01～0.4；己內(nèi)酰胺∶復(fù)合催化劑＝100∶0.001～0.0 5，助催化劑是乙酰基己內(nèi)酰胺和異氰酸酯類(lèi)，復(fù)合催化劑是由至少一種酯類(lèi)、至少一種酸酐和至少一種有機(jī)硅化合物組成。
3.如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝，其特征在于控制多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)第一段的溫度為250～270℃，余壓為0.08～0.10MPa，第二段的溫度為250～300℃，余壓為0.008～0.01MPa，第三段的溫度為240～270℃ ，余壓為0.0001～0.002MPa，螺桿轉(zhuǎn)速為10～50rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線(xiàn)型高粘度尼龍6的生產(chǎn)工藝，按比例將已內(nèi)酰胺和陰離子催化劑一并加入熔化釜中，于溫度130～180℃，真空下脫水，得含水量小于300PPM的單體，再加入助催化劑和復(fù)合催化劑，然后連續(xù)定量地送入預(yù)聚反應(yīng)器，進(jìn)行開(kāi)環(huán)預(yù)聚，再將預(yù)聚物連續(xù)定量地送入多功能高真空四螺桿反應(yīng)機(jī)，進(jìn)行連續(xù)聚合，同時(shí)脫出未轉(zhuǎn)化單體，聚合物通過(guò)機(jī)頭連續(xù)鑄帶進(jìn)行冷卻，切粒，制得線(xiàn)型高粘度尼龍6?？蛇M(jìn)行注塑、擠出、吹膜及拉膜等加工。
文檔編號(hào)D01F6/60GK1166551SQ9710731
公開(kāi)日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1997年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月14日
發(fā)明者蔡盛全, 沈佶 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部晨光化工研究院(成都)