一种节能环保的间位芳纶聚合工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，包括如下步骤：将间苯二胺与间苯二甲酰氯预聚后的产物，经干燥的液氨进行中和后进行首次密闭或在惰性气体保护下过滤，对所得滤渣用溶剂溶解后在密闭或在惰性气体保护下环境下进行第二次过滤，回收滤液用作下一周期的聚合，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的预聚在惰性气体保护下进行。本发明专利技术具有整体工艺能耗降低，特别是减小对环境污染，降低了现有技术中存在DMAc和聚合物都没有回收造成的严重的经济负担和资源浪费；和采用真空干燥，部分回收其中的DMAc，在高温下容易分解，产生酸性气体，影响回收的DMAc的质量，能耗和设备腐蚀大的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺
本专利技术涉及到聚间苯二甲酰间苯二胺纤维生产工艺中的聚合方法，属于新材料
，产品具有耐腐、耐温、电绝缘、耐辐射等优良性能，广泛应用于航空、航天、消防、化工、电子、纺织、机械等行业。
技术介绍
间位芳族聚酰胺是由间苯二胺(MPD)和间苯二甲酰氯(ICl)在有机溶剂中(例如二甲基乙酰胺DMAc、二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮NMP等)缩聚而成。反应式如下:所生成的副产物氯化氢一直是间位芳族聚酰胺制品工业生产过程中的存在难题。因为氯化氢使得溶剂的溶解性能降低，溶液混浊，聚合溶液的粘度大，导致间位芳族聚酰胺制品过滤、脱泡和输送过程中极为不便。同时酸性聚合溶液严重腐蚀设备和管道，所以很难直接用来进行工业化生产间位芳族聚酰胺纤维。针对上述存在的问题，目前国内外学者进行了大量的研究，以减小付产物氯化氢的影响。已知的比较成熟的可解决的方案主要有以下两个大方向：(1)：HCl用碱土金属氢氧化物中和，产生可溶于体系的盐。其中代表的专利文件有以下：A.日本专利35-14,399和美国专利3,360,595采用Ca(OH)2中和，生成溶于聚合体系的CaCl2，然后干法纺丝。本方法的不足之处是因溶剂沸点高，能耗大；而且干法纺丝时，喷丝头的孔数多，间距小时，稳定性差，生产效率较低，成本高。B.公开号为CN1219986A的专利介绍，也采用Ca(OH)2中和，湿法纺丝，凝固液温度维持在约90-125℃，牵伸前把新生纤维塑化，塑化液温度为20-60℃。C.申请号为CN200610118482.6的专利技术也涉及到反应生成的氯化氢用碱土金属化合物进行中和。D.申请号为CN201010227716.7本专利技术涉及采用氢氧化钙一步中和，溶液中氯化钙含量6.5～9.3％。上述四个专利技术方案的共同点是：缩聚产生的HCl副产物都是采用Ca(OH)2中和，中和产物CaCl2溶解在纺丝液中，形成均匀的溶液进行纺丝。纺丝胶液中含盐较高，温度降低时溶解在胶液中的盐会析出，形成凝胶粒子，所以纺丝时，胶液必须保持较高的温度。同时凝固液的温度也必须同样保持较高温度。这一方面，保持纺丝液成形条件平缓；另一方面，保持了CaCl2的溶解度，以便初生丝中溶解的CaCl2和溶剂向凝固液中扩散。不足之处是，盐分高，水洗量大，残余在纤维中的盐分影响纤维的使用性能；另外，凝固液温度高，能耗大，凝固液中的溶剂挥发量大，工作环境较差，回收和环保投入大。(2)：副产物HCl主要用干燥的液氨或碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠)中和，产生不溶于体系的盐，通过过滤去除。a.日本专利35-14399和49-129,096专利建议，把聚合物溶液用氨气中和,生成不溶于聚合体系的氯化铵，经过滤后得到澄清的纺丝胶液，进行湿法纺丝。本方法的不足之处是聚合完成后，由于存在大量的氯化铵，溶液的流动性非常差，中和后过滤困难，未除尽的不溶解盐对纺丝溶液的可纺性影响极大。b.申请号为CN03116187.1的专利技术涉及两步法聚合，预聚后采用干燥的液氨做前期的主要中和剂，后期聚合产生的小量HCl用氢氧化钙作为辅助中和剂。其特征在于以双螺杆挤出机为主反应器，采用间苯二甲氯二次加料、干燥的液氨做预中和剂。双螺杆挤出机的应用利于体系散热问题，避免了聚合物分子量不均一的问题，还有利于部分除去聚合体系中小分子副产物的氯化氢气体。C.中国专利CN201310612625.9，一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维及其制备方法，将间苯二胺和间苯二甲酰氯进行聚合反应，然后进行纺丝操作。本专利技术所述的制备方法在干喷阶段所产生的气态氯化氢与贮气盒中的氨气反应，减少向环境中排放的氯化氢量，且氨气与干喷细流充分接触，抑制纤维凝固时大孔洞结构的形成；通过本专利技术所述的方法制备得到的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维具有结构致密、强度和韧性高、比表面积大，有利于纤维染色的优势，且本专利技术所述的制备方法大大提高了芳纶纤维的生产效率，适合芳纶纤维的工业化大生产的需要。上述公开技术方案的共同点是，缩聚产生的HCl主要用干燥的液氨中和，产生不溶于体系的NH4Cl，而把NH4Cl从溶液体系，特别是从高粘度体系中过滤出来，从设备和工艺都是一个非常大的难题。此外，中和产生的NH4Cl，粒度很小，过滤出来的滤渣呈高粘度糊状物，其中含有10-15％的聚合物，含有30-35％的DMAc(二甲基乙酰胺)溶剂，其余的为NH4Cl。这种糊状物不仅造成巨大的物料损耗，同时也成为了芳纶工业化生产中巨大的环保负担(涉及到NH4Cl及废渣的去除)。针对这种情况，目前常见的处理方法有两种。第一种通过危废发外处理(成本高)，其中的DMAc和聚合物都没有回收，这种方法造成了严重的经济负担和资源浪费。第二种是通过真空干燥，部分回收其中的DMAc，DMAc在高温下容易分解，产生酸性气体，影响回收的DMAc的质量，同样能耗和设备腐蚀很大，并且其中的聚合物并没有回收利用。综上所述，本专利技术的技术人员通过长期研究发现，获得了一种可以高效、低成本回收和利用滤渣中的聚合物和DMAc溶剂，避免聚合物变质而影响纺丝产品的性能，也避免DMAc高温分解，同时节能降耗，减小对环境污染，改善工作环境和劳保条件的间位芳纶聚合的新工艺。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种可以高效、低成本回收和利用滤渣中的聚合物和DMAc溶剂，避免聚合物变质而影响纺丝产品的性能，也避免DMAc高温分解，同时节能降耗，减小对环境污染，改善工作环境和劳保条件的间位芳纶聚合的新工艺。为了实现本专利技术的技术目的，本专利技术采用如下技术方案。一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，包括如下步骤：将间苯二胺与间苯二甲酰氯预聚后的产物，经干燥的液氨进行中和后进行第一次过滤，对所得滤渣用溶剂溶解后在密闭或在惰性气体保护下进行第二次过滤，回收滤液用作下一周期的聚合，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的预聚在惰性气体保护下进行。本专利技术中，预聚中和后，密闭或在惰性气体保护下过滤产生的滤渣，在密闭或在惰性气体保护下与下一聚合周期所需的干燥的DMAc混合搅拌，洗涤NH4Cl，使其中的聚合物充分溶解在DMAc中，混合液的粘度大幅下降，过滤性能大幅提高。然后过滤，绝大部分聚合物进入母液，所得母液用于下一周期的聚合。本专利技术中，选用密闭或在惰性气体保护下过滤是因为曝露在空气中时，酰氯容易吸收空气中水分，极易发生水解，导致聚合物的提前封端，不能达到聚合分子量的要求，无法满足性能要求。进一步，还包括如下步骤：对第二次过滤后的得到的滤渣，用水溶解分散后，萃取回收分散后水中剩余的溶剂，萃余相中的NH4Cl进入污水处理系统处理。本专利技术中，将所得的滤渣用水分散后，由于此时滤中的聚合物含量很小，遇水不会结块，而滤渣中的DMAc和NH4Cl容易溶解在水中，进入回收体系，用萃取的办法回收其中的DMAc，萃余相中溶解的NH4Cl随萃余相进入污水处理系统。使滤渣中的聚合物和DMAc溶剂能够得以回收，避免聚合物变质而影响纺丝产品的性能，同时也避免DMAc高温分解，能耗降低，减小了对环境污染，改善了生产工作环境和劳保防护条件要求。本专利技术中，对第二次过滤后得到的滤渣还可以用回收车间的原料液，进行溶解。由于回收车间的原料液中还含有部分的DMAc溶剂，将其用作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，其特征在于，包括如下步骤：将间苯二胺与间苯二甲酰氯预聚后的产物，经干燥的液氨进行预聚中和后进行第一次过滤，对所得滤渣用溶剂分散溶解后在密闭或在惰性气体保护下进行第二次过滤，回收滤液用作下一周期的聚合，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的预聚在惰性气体保护下进行。

【技术特征摘要】
1.一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，其特征在于，包括如下步骤：将间苯二胺与间苯二甲酰氯预聚后的产物，经干燥的液氨进行预聚中和后进行第一次过滤，对所得滤渣用溶剂分散溶解后在密闭或在惰性气体保护下进行第二次过滤，回收滤液用作下一周期的聚合，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的预聚在惰性气体保护下进行。2.根据权利要求1所述的一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，其特征在于，还包括如下步骤：对第二次过滤后的得到的滤渣，用水溶解分散后，萃取回收分散后水中剩余的溶剂，萃余相中的NH4Cl进入污水处理系统处理。3.根据权利要求1或2所述的一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，其特征在于，还包括如下步骤：第一次过滤后的滤液经加入ICl，进行后聚，得到需要的聚合度，用乙二胺调节pH进行后聚中和，经过滤脱泡，纺丝后得到间位芳纶纤维。4.根据权利要求3所述的一种节能环保的间位芳纶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆备，
申请(专利权)人：广东彩艳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44