[发明专利]使内酰胺在模具中聚合的装置

说明书

技术领域

本发明涉及在化工领域使用的用于使内酰胺聚合的技术，更特别地涉及用于使内酰胺在模具中聚合的系统。

背景技术

内酰胺在模具中的聚合已使用且研究了多年。在改善内酰胺聚合的技术上的最新投入集中于改进以受控和可选方式实施聚合的催化系统（由活化剂和引发剂构成）。然而，基本成分混合且馈送到模具的方式尚未改变并且仍基本上为如下两个形式中的一种：在第一种形式中，制备两种独立的预混物，第一种预混物包括引发剂和一部分内酰胺的混合物，第二种预混物由引发剂和其余部分内酰胺组成。随后，将两种预混物组合以实施聚合。

先前的技术允许生产组成物的串联部分，但是不适于连续生产非串联部分，例如具有个别的尺寸和/或几何形状、不同的组分或特性。

欧洲专利申请EP2338665A1描述了用于使内酰胺在模具中聚合的工艺和装置，其中内酰胺、活化剂和引发剂被独立地馈送且按剂量配送到馈给模具的混合头。能够通过大量的引发剂和活化剂来催化所描述的用于使内酰胺聚合的工艺，一些引发剂和活化剂是固态的。在整个工艺期间，固态的引发剂和活化剂必须熔化且保持在高温下。所描述的用于模制内酰胺的装置通用于大量的引发剂和活化剂。这种通用性使得装置的使用很难，因为在那些材料（引发剂或活化剂）中的每种所通过的回路的每一个配量元件都需要加热装置。对聚合工艺的三种组分（内酰胺、活化剂和引发剂）进行单独配量。这带来了所述工艺的两个优点：（1）确保了时间稳定性；以及（2）对于要制造的每种类型的工件或零件，容许每种组分的不同配量（以%计）。

然而，已经观察到在高温下活化剂和引发剂的熔化和配量很难进行。此外，两种材料必须按非常特定的百分比添加到混合物中，这使得通过常规齿轮泵进行其正确配量变得复杂。另外，由于固态引发剂和活化剂必须在高于室温的温度下熔化，并且其熔化状态呈现出取决于温度的粘度，所以在整个配量过程中其温度必须保持恒定且精确。

在EP2338665A1中描述的装置的不同元件分别通过单独的加热系统彼此独立地加热，或者通过基于电阻的电气系统或通过热流体。然而，那些元件的单独加热造成了每对元件之间的连接元件（通过阀、螺母或任何其它连接元件）中的冷区域。例如，己内酰胺在低于70℃的温度下变成固态，并且这些冷点能够形成单体的冷却和随后的固化，从而造成配量系统中的阻塞。

总之，需要这样一种装置：这种装置使能以高效方式解决使内酰胺在模具中聚合的常规的工艺和装置的上述问题。

发明概述

本发明的目的是提供用于使内酰胺在模具中聚合的装置，其中聚合反应的三种组分（内酰胺、引发剂和活化剂）被彼此独立地馈送和按配量送到混合头，引发剂和活化剂在室温下为液态的。

根据本发明的方案，提供用于使内酰胺在模具中聚合的装置，包括：储器，其用于储存内酰胺，其中所述储器保持处于用于熔化所述内酰胺且将其保持为熔化状态的在135-150℃的范围内变化的温度；内酰胺馈送装置，其包括用于从所述储器馈送内酰胺的配量管；第一配量装置，其用于馈送引发剂；第二配量装置，其用于馈送活化剂；混合头，其被构造为接受分别来自所述内酰胺馈送装置、所述第一配量装置和所述第二配量装置的内酰胺、引发剂和活化剂，所述混合头具有用于独立地接受内酰胺、引发剂和活化剂的三个独立入口，以允许内酰胺、引发剂和活化剂分别在所述混合头内流动而彼此不混合，直到到达所述混合头的输出；以及混合管，其位于所述混合头的输出处并且构造为使内酰胺、引发剂和活化剂以它们混合在一起的方式首次接触。所述引发剂和活化剂为液态的。所述储器和内酰胺馈送装置位于加热器内，所述加热器被构造为将所述内酰胺的温度保持为基本恒定值，直到其到达所述混合头。

在优选的实施方案中，内酰胺馈送装置包括泵，所述泵被构造为泵送来自所述储器的内酰胺并且按剂量朝向所述混合头配送，所述泵位于所述加热器内。更优选地，装置还包括用于控制泵的配量的发动机，所述发动机位于所述加热器外部并且通过穿过所述加热器的壁的轴与所述泵连结。

优选地，内酰胺馈送装置包括压力计，所述压力计被构造为在过压情形下停止所述泵，所述压力计位于所述加热器内，从而将所述压力计的温度保持为基本恒定值。在特定的实施方案中，压力计还包括容纳在加热器的绝缘层中的电连接器。

优选地，内酰胺馈送装置还包括减压阀，所述减压阀被构造为在超过最大工作压力的情形下被机械地启动以清除所述内酰胺，所述减压阀位于所述加热器内，从而将所述减压阀的温度保持为基本恒定值。