一步法聚甲醛熔融后处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种聚甲醛（ＰＯＭ）后处理工艺，系将来自聚合工段的ＰＯＭ直接通过一台具有一个进料段，至少两个排气段和一个出料段的高效蒸发强制输送多螺杆反应机进行熔融后处理，制得热稳定性部分＞９９％的ＰＯＭ粒料。各段温度、压力为：进料段１８０－２５０℃，常压；第一排气段１８０－２４０℃，１３．３－６６５Ｐａ；第二排气段１８０－２３０℃、１．３３－１３．３Ｐａ；稳压出料段１７０－２２０℃、０．３－１０ＭＰａ。螺杆转速１０－１５０ｒｐｍ，物料总停留时间２０－６００ｓ。该方法可处理含水量为０．１％－５０％、可分解部分含量为１％－１５％的ＰＯＭ粗品，分解脱出的甲醛可全部回收，无环境污染，与聚合工段联接可组成流程短、效率高、操作弹性大的ＰＯＭ连结化生产。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及甲醛聚合物(POM)后处理工艺。具体地说，本专利技术是关于用高效蒸发强制输送多螺杆反应机一步法从熔融(共)聚甲醛聚合物中脱除甲醛和其它挥发份以获取优异热稳定性(共)聚甲醛的工艺方法。这里及下述进一步定义的POM是指含有直接相连的-OCH2-重复单元的聚合物。众所周知，若聚合物中全部是-OCH2-重复单元即为均聚甲醛，要使其达到稳定化就须进行酯化或醚化封端。若聚合物系无水甲醛或三聚甲醛(三恶烷)聚合并引入象二氧五环、环氧乙烷这样的共聚组份，使甲醛聚合物大分子链中含有-OCH2CH2-单元则为共聚甲醛。由于共聚甲醛大分子端基上含有极不稳定的半缩醛 ，必须通过化学或物理方法将其封端或分解除去，亦即进行后处理才能获得具有使用价值的稳定化聚合物。POM后处理方法通常采用非均相碱溶液后处理，均相碱溶液后处理和熔融后处理等。由于熔融后处理具有处理时间短、不用溶剂、工艺简单、生产效率高且容易实现连续化生产等优点，所以目前许多公司都采用该方法生产POM。如U.S.P.3418280公开的方法是采用单螺杆挤出机上带有若干段不同数量的转动盘及其相应大小的室和输送泵组成的后处理机进行POM的熔融后处理。该机组由进料段①、输送泵②、限制段③、节流孔④、排气段⑤、输送泵⑥、出料段⑦等部份组成。来自聚合工段的POM先进入进料段①熔融后通过泵②计量输入限制段③，使POM熔融物料保持足够的压力，再经节流孔④进入排气段⑤，排除从甲醛聚合物大分子两端的半缩醛端基分解出来的甲醛和其它挥发份，然后再由泵输入出料段⑦出料。该设备和方法能完成POM的熔融后处理，得到稳定的POM产品。但该机分段较多且需泵输送才能连续进行，显然在整个操作过程中容易产生不平衡，出现溢料现象，难以保证甲醛和其它挥发份彻底除去，因而产品质量不稳定，实现后处理的连续化有一定困难。CN86107755A是采用至少有六段的转盘式聚合物加工机进行POM熔融后处理。该加工机由加料段①、第一挥发段②、稳定段③、第二挥发段④、固定段⑤、泵送段⑥组成，也可增加第三挥发段和第二稳定段组成八段式工艺过程。加料段①主要是消除流动的变化，使加工机更平稳地操作;固定段⑤是使波动减至最少，泵送段⑥是为使稳定化的聚合物压入挤出模具中达到稳定出料。物料通过加料段①开始熔融，然后进入第一挥发段②除去从甲醛聚合物大分子两端的半缩醛端基解出来的甲醛和其它挥发份;此后进入稳定段③使物料保持一定的平衡压力，再进入第二挥发段④除去余下的甲醛和其它挥发份;随后进入固定段⑤使波动减至最少，最后由泵送段⑥将物料压入挤压模具中达到稳定出料。该机由于设有稳定段、固定段、泵压段和挥发段，通过体系中压力的变化达到物料在真空下连续输送。该设备和方法能在较短时间内使甲醛聚合物熔融并迅速除去从甲醛聚合物大分子两端的半缩醛端基分解出来的甲醛和其它挥发份，从而得到稳定的POM产品。但该法中若转速控制不当就容易出现物料输送不平衡。若转速太低，则聚合物流动太慢，造成机器满溢;若转速太高，则物料温度难以控制，加之需泵输送也存在操作不便，往往由于控制不当便达不到满意的后处理效果，给连续化操作带来一定困难。本专利技术的目的是利用一种新的聚合物加工设备开发POM新的熔融后处理方法以克服现有技术的不足。本专利技术采用的设备主要是利用机器内部结构的变化产生匹配的升压、降压、使甲醛聚合物进入该机内能迅速熔融并快而彻底地除去从甲醛聚合物大分子两端的半缩醛端基分解出来的甲醛和其它挥发分，而且整个过程不需泵送，完全无溢料现象，极易实现生产过程的连续化。该设备系由Ⅰ进料段(由进料区1，熔融区2、增压区3组成)，Ⅱ第一排气段(由排气区4、混炼区5、增压区6组成)，Ⅲ第二排气段(由排气区7、混炼区8组成)，Ⅳ稳压出料段(由稳压出料区9组成)四段组成，其示意图如附图所示。来自聚合工段的甲醛聚合物经常规终止反应后加入各种常规助剂混匀，然后通过输送器将物料定量送入高效蒸发强制输送多螺杆反应机进行熔融后处理，各段操作条件为Ⅰ进料段温度控制范围为180～250℃，压力为常压;Ⅱ第一排气段温度控制范围为180～240℃，真空度保持在13.3～665Pa;Ⅲ第二排气段温度控制在180～230℃，真空度保持在1.33～13.3Pa;稳压出料段温度控制在170～220℃，压力控制在0.3～10MPa。螺杆转速可在10～150rpm范围内调节，物料总停留时间为20～600s。整个过程不需泵送，无溢料现象。所得POM粒料外观光亮，白度＞80%，热稳定性部份＞99%，与聚合工段联接极易组成连续化生产装置，从而使专利技术目的得以实现。螺杆转速控制在30～100rpm，总停留时间控制在120～180s，所得POM粒料性能更趋一致，当然停留时间还与外部供热有关，若外供热量能满足甲醛聚合物大分子两端半缩醛端基分解所需的最大热量，整个过程还可缩短，进而提高设备效率和产品质量。该熔融后处理所采用的各种助剂均为目前生产上通用的品种、如热稳定剂为酚类抗氧剂2246、1076、1010、259等，用量为0.1～2%;紫外光吸收剂为苯并三唑类UV-9、UV-53、UV-327等，用量为0.05～1%，吸醛剂为双氰胺等，用量为0.05～1%。上述助剂可在物料进入进料段时加入。对于可分解部份含量为1～15%，水份含量为0.1～50%的(共)聚甲醛聚合物，采用本专利技术方法进行熔融后处理，都可获得热稳定部份＞99%，外观光亮、白度达80～85%的POM粒料，若加增白剂，白度则可达85%以上。当然本专利技术方法也适合均聚甲醛聚合物的熔融后处理。对于PC、PBT、PET、PU、PPO、PEK、PEEK、PA、PAR、PASF、PES、PSF、PPS、PAI、热塑性聚酯弹性体、氯化聚醚、液晶聚合物、聚硅氧烷等高分子聚合物的合成和脱低分子物及挥发份，均可采用本专利技术方法，只是需根据不同高聚物的特性对各段操作条件作适当调整。本专利技术方法还适用于聚烯烃类高分子聚合物如PP、PE、CPE、PS、ABS、ACS、EVA等的真空脱溶剂或挥发份的熔融造粒工艺以及有机玻璃模塑粉的真空抽提熔融造粒工艺。当然同前述一样得根据不同高聚物的特性调整各段操作条件。本专利技术方法的优点在於整个熔融后处理过程都在密闭下操作，完全排除了氧气进入，物料停留时间短，因而避免了聚合物主链断裂、分解和着色;分解排出的甲醛可回收利用，进而降低成本，减少环境污染;甲醛聚合物进入该机后可一步实现熔融、端基分解、挥发份脱除，整个过程不需泵送、无溢料现象，与聚合工段联接可组成流程短、效率高、操作弹性大的POM连续化生产装置。现结合附图更详细地说明本专利技术的工艺过程当物料进入进料区1后，立即受到180～250℃的高温加热，其表面吸附水便从进料口被闪蒸排出。物料随即被强制输送入熔融区2。在此区间，大部份物料被加热熔融，聚合物大分子两端半缩醛端基开始大量分解气化。物料粒子内所含水分同时气化。这些气体连同物料被迅速强制输入增压区3。在增压区3，除本工艺所采用的设备在此区间的特殊结构使物料压力迅疾增大外，物料中夹带着的气体的膨胀，无疑也起到很好的增压作用。在这种情况下，物料被强制压入Ⅱ第一排气段，到达排气区4。物料在此间受到突然减压，其夹带气体(甲醛、水蒸汽等)急速溢出物料表面并进本文档来自技高网...

【技术保护点】
甲醛聚合物熔融后处理工艺，包括：ａ．来自聚合工段的甲醛聚合物经过常规的终止反应；ｂ．然后加入常规量的各种助剂并混匀；其特征在于：将经ａ、ｂ处理后的甲醛聚合物通过输送器定量送入高效蒸发强制输送多螺杆反应机进行熔融后处理，操作条件为 ：①进料段温度１８０～２５０℃，常压；②第一排气段温度１８０～２４０℃，压力１３．３～６６５Ｐａ；③第二排气段温度１８０～２３０℃，压力１．３３～１３．３Ｐａ；④稳压出料段温度１７０～２２０℃，压力０．３～１０Ｍｐａ；⑤ 螺杆转速１０～１５０ｒｐｍ，物料总停留时间２０～６００Ｓ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡盛全，陈德芳，
申请(专利权)人：化学工业部晨光化工研究院一分院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]