[实用新型]用作制备聚乳酸的聚合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用作制备聚乳酸的聚合装置，属于高分子材料的聚合反应装置技术领域。

背景技术

聚乳酸是以可再生淀粉或葡萄糖作为初始原料，经过多道制备流程最终聚合而成的可降解高分子新材料，美国于2002年正式工业化生产，商品名为PLA，目前我国处于研发中试阶段，尚未进入工业化生产。

制备聚乳酸需要使用高分子材料的聚合反应装置或称聚合装置，作为聚合反应装置，目前较为常见的有以下几种：

1、立式垂直搅拌反应器，这种反应器的不足之一，需要消耗较大的搅拌动能；之二，在高真空状态下搅拌轴密封经常出现故障；之三，蒸发面积有限，虽然通过搅拌上下翻动，但膜面更新十分有限，且不均匀，无法将非聚合物单体充分去除；之四，仅能适用于间隙聚合，而无法用于连续聚合，因为如果用于连续聚合，物料在反应器内热历史无法保证基本一致，而如果停留时间较长，则易造成热降解。

2、卧式水平搅拌型反应器，该反应器优于立式搅拌反应器，目前广泛用于聚酯聚合生产，存在的欠缺是搅拌动力很大，密封难度大，虽然反应器内圆盘在转动过程中带动物料不断更新膜面，具有较大的蒸发面积，但由于搅拌轴冗长，并且圆盘外边与反应器内壁间隙大，故物料在反应器内热历史的一致性并不理想，且造价高。

3、带搅拌立式刮板薄膜蒸发型反应器，优点是该反应器具有较大的蒸发面积，不足是聚合物沿反应器筒壁垂直落流，对于高粘度物料，在最外面容易结团离开壁面直落底部，造成物料流短路，同时在旋转刮板作用下，虽然刮板端面有导流槽，但大量积聚在刮板端部的物料很容易结团直接落入底部，造成短路，无法保证物料在反应器内热历史的一致性。

4、双螺杆型反应器，该反应器对于某些要求反应时间特短的聚合物具有使用上的针对性，但是，物料在反应过程中很难除去非聚合物单体，即便采用带排气口的双螺杆反应器，也是收效甚微，同时，双螺杆旋转剪切容易破坏聚合物已形成的分子链。

由于聚乳酸的聚合反应特点，时间较其它高分子材料相对较长，而且可聚物内的非聚合单体较多，需要足够的蒸发面积、充分的表面更新，因此上述提及四种反应装置均不具有优势。

申请人进行了检索，检知有涉及制备芳族聚碳酸酯方法和聚合装置，其授权公告号为CN1160395C、CN1126773C、CN1078219C。这三项专利所提到的聚合装置的结构如图1所示，包括顶部具进料口11而下部具出料口12的筒体1，固设在筒体1内并且偏筒腔上部的用于接应由进料口11引及的料液并将所引及的料液进行分配的料液分配器2，悬固在料液分配器2上的用于将料液分配器2分配而至的料液导引到出料口11的并且采用金属丝编织而成的网格状的导向机构3或采用板片并在板片上开孔的导向机构3。这种聚合装置的优点是能用于制备聚碳酸酯，且为非搅拌型，通过作为反应器的筒体1内的至少一个导向机构3向下垂直延伸，聚合物进入筒体1，液相状自上而下，贴着导向机构3的面靠自重下落；具有很大的蒸发面积且无搅拌动力，结构简单、造价低。存在的弊端，首先，由于这种聚合装置内的导向机构3为整枚的网状或孔板状，均为垂直设置，向下延伸，因此，当物料贴着导向机构3向下流落时，由于粘度在不断提高，当壁面最外层物料结团，自重力大于内层物料的粘附力时就会脱离导向机构3的壁面成自由落体，直落筒体1的底部，造成物料流的短路，影响乃至改变物料热历史的一致性；其次，没有热媒、冷媒引入筒体1进行主动加热或冷却，在高真空状态下，只能依靠物料自身带入热量，因此，对于热敏性较强的聚合物无法满足工艺要求。鉴此，上述聚合装置的结构无法借鉴于用作制备聚乳酸的聚合装置。

申请人还检知有中国专利授权公告号CN2641046Y所公开的一种乳酸直接缩聚制备聚乳酸的聚合反应装置，首先，该装置系实验装置范畴，难于应用到工业上；其次，只能是用于间隙聚合，而无法实现连续聚合，向反应器内一次性投料后，开始慢慢升温，系统内开始工作，直至反应结束关闭系统，然后出料，接着又重复上述过程。间隙聚合会使每一次得到的聚合物品质存在差异，而且运行成本高，正据于此，间隙聚合装置在高分子材料反应工程中尤其是工业化大生产中已基本被淘汰。

发明内容

本实用新型的首要任务是要提供一种能保障物料流不会出现短路、确保物料热历史一致性的用作制备聚乳酸的聚合装置。

本实用新型的另一任务是要提供一种能在高真空状态下能保障热敏性较强的聚合物满足聚合工艺要求的用作制备聚乳酸的聚合装置。