[发明专利]一种利用双螺杆挤出反应制备聚酰胺树脂的方法

说明书

本发明公开了一种利用双螺杆挤出反应制备聚酰胺树脂的方法：将二酰氯、二胺、有机溶剂和含有缚酸剂的水溶液加入到双螺杆反应挤出装置中进行反应，洗涤、干燥、收集打包，得到聚酰胺树脂。本发明还公开了另外一种制备方法：先将二酰氯、二胺、有机溶剂加入到双螺杆反应挤出装置预缩聚，然后加入含缚酸剂水溶液再缩聚，洗涤、干燥、收集打包，得到聚酰胺树脂。本发明结合界面缩聚的特点，采用可连续化批量生产的双螺杆反应挤出制备了高纯度聚酰胺树脂，不仅克服了目前工业上低温溶液缩聚法制备芳香族聚酰胺及其共聚物中溶剂和小分子盐等难以脱除而影响后续加工及产品性能的不足，工艺简单、环保、成本较低，且易于实现连续批量化稳定生产。

技术领域

本发明属于化工材料领域，尤其涉及一种利用双螺杆挤出反应制备高纯度高性能聚酰胺树脂的方法。

背景技术

芳香聚酰胺及其共聚物特殊的化学结构赋予其独特的耐高低温、高模高强、电气绝缘、化学稳定等性能，因而在高性能高分子材料中占据举足轻重的地位。目前，工业上最常用的制备芳香聚酰胺及其共聚物的方法是以芳香二酰氯与芳香二胺为原料，通过低温溶液缩聚来制备。

采用低温溶液缩聚法，不可避免会产生副反应，且中和副产物盐酸会产生大量的无机盐、杂质和溶剂难以去除，从而影响后期加工及产品的性能。美国杜邦公司在上个世纪六十年代提出了聚酰胺界面缩聚(US3006899)，可得到高纯的聚酰胺树脂，日本帝人公司在此基础上进行了工艺改进与完善(US3640970)，并在此基础上，通过添加增强材料(碳纤维、芳纶纤维等)制备了芳香聚酰胺模塑粉(US4725392)，但一直以来，国内对芳香聚酰胺及其共聚物的制备研究多集中在低温溶液缩聚，关于界面缩聚的报道极少，仅长春工业大学敖玉辉采用与帝人相似的方法进行了报道(界面缩聚法制备间苯二甲酰间苯二胺的研究，高分子材料科学与工程，2012年12期)。2017年，东华大学胡祖明等申请了采用间苯二甲酰间苯二胺溶液雾化制备高纯度聚酰胺颗粒的方法(一种聚间苯二甲酰间苯二胺溶液颗粒的雾化制备方法，CN201711169454.1)，但此方法工艺复杂、对设备要求高、成本较高。

采用界面缩聚法可以克服低温溶液聚合的不足，得到纯度较高的聚酰胺树脂，但常规的一步界面缩聚法因传质传热等导致无法批量化得到高分子量芳香聚酰胺及其共聚物，且对搅拌等诸多工艺条件敏感，不利于稳定的工业化生产。迄今为止，芳香聚酰胺树脂的界面缩聚反应相关报道均为实验室小试，关于界面缩聚批量化生产方法与设备尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可连续化批量生产的双螺杆反应挤出制备高纯度高性能聚酰胺树脂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种利用双螺杆挤出反应制备聚酰胺树脂的方法，将二酰氯、二胺、有机溶剂和含有缚酸剂的水溶液分别从不同加料口加入到双螺杆反应挤出装置中，在-15～40℃、螺杆转速100～800rpm反应30s～10min，得到聚酰胺树脂悬浮液；然后将所得聚酰胺树脂悬浮液洗涤、干燥、收集打包，得到聚酰胺树脂。水相(二胺)与油相(酰氯)直接在界面上发生缩聚，并通过水相的缚酸剂吸收副产物盐酸来促进反应的进行，分子量提高。

本发明的另一种技术方案是：一种利用双螺杆挤出反应制备聚酰胺树脂的方法，将二酰氯、有机溶剂、二胺按计量分别从不同加料口加入到双螺杆反应挤出装置，在-15～40℃、螺杆转速100～500rpm预缩聚10s～3min，然后在双螺杆反应挤出装置中段与加入含缚酸剂水溶液混合，在-15～40℃、300～800rpm螺杆转速下再缩聚30s～8min，得到聚酰胺树脂悬浮液；然后将所得聚酰胺树脂悬浮液洗涤、干燥、收集打包，得到聚酰胺树脂。酰氯和二胺在有机溶剂中先发生预缩聚，然后与含有缚酸剂的水混合，缚酸剂吸收副产物盐酸，促使预聚物的界面缩聚，从而得到高分子量聚酰胺。