[发明专利]一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜

说明书

一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂（PPTA）的生产方法及PPD溶解釜，属于高分子材料技术领域，步骤为：NMP/CaCl₂复合溶剂混批、对苯二胺（PPD）溶液的制备、对苯二甲酰氯（TPC）的计量、缩聚反应、胚料处理得到高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂。本发明同时发明了PPD溶解釜，优化PPD溶解参数如温度、搅拌速度，溶解时间等，保证全部PPD能够溶解参与缩聚反应。本发明预聚反应和缩聚反应在同一个反应器内进行，工艺流程简短，总摩尔配比易于控制，避免物料反复转移，体系内残存料对摩尔配比的影响，以及输送系统死角沉积料变质对反应的影响。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜。

背景技术

聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(PPTA)是制备芳纶1414纤维、浆粕的原料。由于它们具有高强度，高模量、耐高温，阻燃等优异的综合性能，已在军事、航空航天、体育、通讯、化工、汽车等领域获得广泛的应用。1972年Dupont公司将PPTA型高强芳纶进行了产业化生产。国内在上世纪80年代开始高强芳纶的研制工作，但受制于各种内外因素，直到近几年国内工业化生产才取得了较大的进展，在研制过程中也形成了很多专门文献和专利报道，涉及到许多关于PPTA树脂的生产工艺和制备方法。但方法参差不齐：

申请号为CN201310103261.1的专利涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的制备方法，该方法是对苯二胺在常温下溶入NMP/CaCl₂复合溶剂中配置成溶液。因常温下NMP/CaCl₂复合溶剂为过饱和状态，CaCl₂极易析出，造成管道堵塞，造成溶剂体系质量波动，常温下对苯二胺溶解不充分，造成缩聚反应摩尔比偏差大，聚合物粘度波动大。该预聚物经泵输送至双螺杆挤出机内进行缩聚反应，总摩尔配比难以控制，聚合物粘度波动较大。

申请号为CN200810049483.9的专利涉及一种连续制备高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的工业方法，该方法没有提到NMP/CaCl₂复合溶剂混批重要性，其对苯二胺的溶解温度没有明确，另外也存在预聚和缩聚在不同工序反应，总摩尔配比难以控制，造成聚合物粘度波动较大。

以上两个专利没有强调树脂胚料调浆PH控制、粒度控制对于一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(PPTA)的生产的重要性。申请号为CN200810049483.9的专利将未经中和的树脂胚料进行粉碎，盐酸对粉碎设备的腐蚀非常严重，一方面设备很容易损坏，另一方面成品树脂中的金属离子也容易超标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜，可以有效解决复合溶剂质量波动，摩尔配比难以控制，PPD溶解困难，聚合反应温度控制等问题，以实现工业化稳定生产。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂（PPTA）的生产方法，包括以下步骤：

（1）NMP/CaCl₂复合溶剂混批：先将CaCl₂配成水溶液，再与溶剂NMP混合，经过精制除去水，得到NMP/ CaCl₂复合溶剂，在氮封的条件下，NMP/CaCl₂复合溶剂在混批罐混批，混批温度为95±5℃，混批后，复合溶剂中CaCl₂所占重量百分含量为6～9%，复合溶剂含水率≦100ppm；

（2）对苯二胺溶液的制备：NMP/ CaCl₂复合溶剂通过质量流量计计量后进入PPD溶解釜，PPD溶解釜进行氮封，该PPD溶解釜设有PPD加料口，将粉状或片状对苯二胺添加到NMP/ CaCl₂复合溶剂中，得到质量百分比含量为 4.5～5.5%的对苯二胺溶液；