用于结晶和提高聚合物粒子的分子量的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:19073282 阅读:35 留言:0更新日期:2018-09-29 16:47
本主题提出用于成型、结晶和提高聚合物粒子的分子量的方法和装置,其在水下切割(UWC)段中切割和结晶后不需要再加热聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)丸粒。在使用UWC的现有固态缩聚(SSP)技术中,通过冷却和再加热PET丸粒,可发生PET丸粒的高结晶度,这导致副产物,如乙醛(AA)的脱除效率降低,也导致分子量提高反应的反应速率降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于结晶和提高聚合物粒子的分子量的方法和装置在先国家申请的优先权声明本申请要求2016年6月21日提交的美国申请No.62/352,761的优先权,该引用申请的内容全文经此引用并入本文。背景本专利技术涉及成型和结晶低分子量聚合物粒子。更特别地,本专利技术涉及用于挤出、切割和结晶聚合物粒子的方法和装置,其后存在分子量提高过程。将聚合物树脂模制成各种有用的产品。可用的聚合物树脂包括芳族聚酯,其实例是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚对苯二甲酸环己酯(PCT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。聚酯树脂,特别是PET、对苯二甲酸与更低比例的间苯二甲酸的共聚物和PBT用于生产饮料容器、膜、纤维、包装和轮胎帘线。聚酯树脂传统上在熔体相聚合(MPP)法中生产,其具有对于商业应用不足的相对较低分子量。必须提升MPP产物的分子量。因此,将MPP产物成型为粒子并施以固态缩聚(SSP)以通过使固体聚合物粒子保持在玻璃化转变温度和熔点温度之间的温度而提高其分子量,同时在惰性气体吹扫或真空下除去反应产物。来自MPP的熔融聚酯树脂通常在压力下挤出并切割成小粒子。US4,436,782公开了用于成型PET的熔融丸粒并在水中骤冷(quench)该丸粒的机器。UK1,143,182教导了具有浸没在水中的模面以在成型后立即骤冷丸粒的模面聚合物切割机。WO00/23497公开了将熔融聚合物挤出成条,在冷却液中骤冷这些条和将这些条切割成聚合物粒子。根据US4,064,112,如果在固态聚合前具有包含热处理的结晶步骤,可以降低和甚至消除在固态缩聚(SSP)过程中由粘性造成的粒子附聚趋势。US5,540,868中描述的方法形成适合用作SSP原料的具有大于15%的结晶度的低分子量聚酯粒子。US5,290,913公开了在搅动液体浴中结晶PET粒子并加热至结晶温度。US5,532,335和WO00/23497教导了在超过100℃的液体中结晶聚酯。US6,740,733B2、US6,297,315B1和US6,461,575B1中公开的方法将用于制丸的相对较冷的水与PTT丸粒分离并在不大于100℃的相对较热的水中结晶该丸粒。WO00/23497公开了在成型过程中或之后冷却PET,然后在100℃以上结晶PET丸粒。WO2004/033174中的方法需要在液体浴中将聚合物造粒或立即将颗粒导入温度在100℃以上的液体浴中。在结晶后,将该颗粒-液体混合物冷却至大约60℃,与更冷的液体混合,并减压,此后将颗粒与液体分离。US6,749,821表明在典型的SSP工艺中,将输送到SSP反应器系统的聚合物粒子经由料斗输送到用于实现一定结晶度的加热流化床预结晶器。然后将聚合物粒子供入第一结晶器,然后任选供入第二结晶器。这些结晶器在机械搅拌下加热聚合物粒子以使它们达到适用于随后的SSP反应器的所需反应温度和结晶度。如果没有结晶到足够程度,聚酯聚合物经受放热结晶热。在SSP反应器中继续该结晶过程造成热释放和粒子附聚或烧结的问题,以造成气体分布不均和固体流中断。高SSP反应器的入口在地面上很高的位置,因此必须将粒子提升到该入口以进入SSP工艺。在工业实践中,这通常通过慢动气力输送实现。在使用水下切割机(UWC)的现有SSP技术中,常观察到下列问题:PET丸粒的高结晶度,其导致乙醛(AA)脱除效率降低以及分子量提高反应的反应速率降低。上述问题被认为由PET丸粒的再加热造成,由此在树脂表面形成额外结晶层,其通过降低副产物如乙二醇(EG)、水(H2O)和AA的扩散而阻碍AA脱除并降低反应速率。除结晶层形成外,再加热还显著提高PET丸粒的总结晶度。因此,需要建立在它们在UWC段中切割和结晶后不需要再加热PET丸粒的SSP工艺。概述本专利技术是在它们在UWC段中切割和结晶后不需要再加热PET丸粒的用于SSP工艺的方法和装置。本专利技术的第一实施方案是一种制造PET粒子的方法,其包括具有230℃至310℃的温度的PET熔体;在用冷却液骤冷的同时将所述熔融PET粒子切割成丸粒;干燥所述固体PET粒子;将所述固体PET粒子送往结晶箱,在此发生粒子的结晶,以使温度提高和从核向表面形成PET粒子的结晶;和使所述固体PET粒子与热惰性气体接触。附图简述图1是本专利技术的示意图。详述如果该聚合物在成型为所需形状后必须冷却,可以使用本专利技术将熔融聚合物成型为粒子。本专利技术的聚合物优选是可结晶热塑性聚合物。聚酯聚合物特别适用于本专利技术且PET聚合物是优选的。PET和其它聚酯的共聚物也合适。参照图1描述本专利技术。本专利技术包含借助冷却液的微粒化和骤冷系统1、借助惰性气体或空气的结晶和输送段2和借助热惰性气体的SSP反应器系统3。微粒化和骤冷系统1包含从线路11接收聚合物树脂的模制装置12。线路11中的树脂已熔融或模制装置12将其加热到熔融温度以上以使该聚合物变成熔融态。可以使用几种方式的任一种将该熔融聚合物成型为粒子。但是,重要的是,聚合物粒子在骤冷液中悬浮相对较短时间并且在粒子成型和进入升温液体之间的时间最小化。但是由于使升温前的冷却最小化而优选GB1,143,182的模面聚合物切割机。在一个实施方案中,熔融聚合物树脂进入加压室并经孔板挤出,孔板面被旋转切割机扫过。挤出的聚合物经孔进入冷却室14并在通过线路17经入口输送到室14中的加压冷却液下骤冷的同时被切割成聚合物粒子。在图1中所示的实例中,在线路17中进入的冷却液是水。该冷却液固化聚合物粒子的外部,同时优选使内部保持熔融。将在冷却液中的聚合物粒子从冷却室14直接输送到冷却液脱除装置16。冷却液脱除装置可包括肘形异型筛(elbow-shapedprofilescreen)、脱水锥、离心机或旋液分离器,其从相当大量的冷却液中快速除去聚合物粒子。该冷却液脱除装置的离心机高速旋转以分离在线路中从其顶部除去的冷却液和在线路中除去的聚合物固体。冷却液脱除装置中的较高分离效率导致聚合物粒子中的较高热量保存。离心机可实现90%固液分离效率,而静态装置只有60%效率。冷却液在线路15中的目的是促进该聚合物成型为固体粒子,其需要较低温度以固化粒子外部,同时不将该聚合物的平均整体温度(averagebulktemperature)降低到该聚合物的分子量提高反应所需的温度以下。因此,冷却液温度和在冷却室14到冷却液脱除装置16之间聚合物粒子在冷却液中的停留时间的组合应该使得该聚合物的平均整体温度不降到这一温度以下。熔融聚合物在骤冷前的温度高于260℃并优选为至少270℃。用于PET的冷却液的温度通常不大于100℃。但是,可以在适当较高压力下使用较高温度以避免液体沸腾。冷却液可选自任何相容材料,优选为与聚酯树脂相容并引入最低程度的降解的那些。该冷却液优选是水并可包括添加剂如乙二醇以提高沸点。但是,可以添加其它液体,如相关二醇。聚合物的温度与由冷却液对其施以的冷却量的关系显示在式(2)中:(Tmolten-Tq)*(mCpresin)=Qcooling(2)其中Tq是从冷却液中取出后的树脂粒子的平均整体温度,m是树脂的质量流速,Cpresin是树脂的平均热容,Qcooling是在微粒化和骤冷步骤的过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造PET粒子的方法,其包括:具有230℃至310℃的温度的PET熔体;在用冷却液骤冷的同时将所述熔融PET粒子切割成丸粒以产生固体PET粒子;干燥所述固体PET粒子;将所述固体PET粒子送往结晶箱,在此发生粒子的结晶,以使温度提高;和使所述固体PET粒子与热惰性气体或空气接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.21 US 62/352,7611.一种制造PET粒子的方法,其包括:具有230℃至310℃的温度的PET熔体;在用冷却液骤冷的同时将所述熔融PET粒子切割成丸粒以产生固体PET粒子;干燥所述固体PET粒子;将所述固体PET粒子送往结晶箱,在此发生粒子的结晶,以使温度提高;和使所述固体PET粒子与热惰性气体或空气接触。2.如权利要求1中的制造PET粒子的方法,其进一步包含借助热惰性气体将所述固体PET粒子向上输送到SSP反应器顶部。3.如权利要求1中的制造PET粒子的方法,其中所述冷却液具有60℃至140℃的温度。4.如权利要求1中的制造PET粒子的方法,其中所述冷却液具有0.01秒至5秒的接触时间以获得固体PET粒子。5.如权利要求1中的制造PET粒子的方法,其中干燥所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·德伦S·D·威廉密R·J·J·鲍特斯
申请(专利权)人:环球油品公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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