[发明专利]聚酰胺的制备方法

说明书

发明内容

本发明涉及用于制备聚酰胺的方法。更具体地涉及一种方法，该方法包括在压力下从多种单体开始进行初始聚合阶段以及邻近大气压的压力下在液相中进行完成阶段，该完成阶段采用了沿着基本上平行于液体反应流的流动方向的一个方向并且在这个流动方向中来注入惰性气体。

聚酰胺是从二酸和二胺开始通过缩聚获得的类型、和/或从内酰胺和/或氨基酸开始通过缩聚获得的类型。该方法完全适合于制备聚(己二酰己二胺)。

聚酰胺是具有显著的工业和商业重要性的聚合物。热塑性聚酰胺通过两种不同的单体之间的反应，亦或通过仅一种单体的缩聚作用而获得。本发明一方面适用于自两种不同单体生成的聚酰胺，其中最重要的聚酰胺是聚(己二酰己二胺)。当然，这些聚酰胺可以从二酸和二胺的混合物获得。因此，在聚(己二酰己二胺)的情况下，主要的单体是六亚甲基二胺和己二酸。然而，这些单体可以包含高达25mol％的其他二胺或二酸单体或甚至氨基酸或内酰胺单体。本发明另一方面适用于自仅一种单体生成的聚酰胺，其中最重要的聚酰胺是聚己内酰胺。当然，这些聚酰胺可以从内酰胺和/或氨基酸的混合物获得。在聚己内酰胺的情况下，主要的单体是己内酰胺。然而，这些单体可以包含高达25mol％的其他氨基酸或内酰胺单体或甚至二胺或二酸单体。

从两种不同单体产生的这个类别的聚酰胺通常是通过使用盐作为起始材料而制备的，该盐是通过通常在例如水的溶剂中将二酸与二胺以化学计算量混合而获得的。

因此，在聚(己二酰己二胺)的制造中，通常在水中将己二酸与六亚甲基二胺混合，以获得己二酸己二铵盐，更知名的名称是尼龙盐或“N盐”。

任选地通过将水部分地或完全蒸发来浓缩N盐的溶液。

从仅一种单体产生的这个类别的聚酰胺通常是通过使用内酰胺和/或氨基酸作为起始材料以及少量水来制备的；水的重量比例一般在1％与15％之间。

聚酰胺是通过在高温和高压下将这些单体的水溶液(例如，如以上说明的尼龙盐的溶液)或包含这些单体的液体加热以便蒸发水和/或该液体而同时避免形成固相来获得的。

已知使用不同类型的装置的若干方法被用于制备聚酰胺。

已知了这样的方法，在这些方法的过程中在包含N盐溶液或含这些单体的液体的熔融相中进行缩聚反应，其中该反应流以低速流动穿过一个水平轴线反应器的下部。该反应器的上部包含从该初始溶液中蒸发出来的或通过该缩聚反应所产生的蒸汽。该熔融反应流伴随有一个气相的存在，该气相在该反应器各处展现出基本上相同的压力。蒸汽被部分地排空从而控制压力。因此，在约215℃-300℃的温度下，在约0.5-2.5MPa的压力下进行该缩聚反应。随后该反应流通过一个闪蒸器而经受一个非绝热压力减少而降至大气压，该闪蒸器即表现出足够的交换表面面积来防止产物结晶的一个加热的管状装置。在该操作期间，蒸发掉存在于物料流中的残留水份。随后在气/液分离器中分离蒸气和液流。在大气压或减压下、在熔融相中继续该缩聚作用，以达到所希望的进展程度。

已知了以下其他方法，在这些方法的过程中在展现高的长度/直径比的管状反应器中在熔融相中进行缩聚反应。反应流以高速流动，从而占据反应器的整个截面。这个反应器的流体动力学状态是使得从该反应介质产生的蒸汽与熔融材料的物流进行混合，例如以气泡的形式。蒸汽相的速度、组成、压力和温度沿着反应器发生变化。反应介质与热交换流体之间的交换表面积很高，这促进了热传递。停留时间通常比在以上说明的方法中更短。

熔融材料流经历缩聚从而释放蒸汽。它沿着反应器经历了由热损失导致的压力逐步减小。

聚酰胺在大气压下以中等的聚合进展程度从盘管离开；随后在最终的完成阶段过程中继续进行其质量的增加。这些方法展现出了采用高度紧凑的设备和非常容易进行的优点。

在压力下的初始聚合之后聚酰胺的分子量不是非常高并且该完成阶段使得有可能继续聚合以便制备一种具有所需聚合度的聚酰胺，该聚酰胺可以例如用于制备纱线、模制物品等等。

这个完成阶段的效率尤其受到该缩聚反应所产生的水的排空效率的限制。确切地说，这种水被去除的效率越高，该缩聚反应的平衡就越偏向进行该反应并且因此偏向具有更高的分子量。

已知了若干完成方法。

第一种方法是在大气压下完成，根据该方法，自生的气态顶空主要由蒸汽构成。这种方法并未被证明是对于排空缩聚水非常有效的，这是该方法的较低生产输出量所反映的。