一种聚芳酰亚胺制造方法及其生产装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种聚芳酰亚胺制造方法及其生产装置，具体地，所述制造方法包括以下步骤：(1)取代的邻苯二甲酰亚胺与芳香二酚在碱催化下经取代反应生成芳香二酰亚胺；(2)将步骤(1)中所得芳香二酰亚胺在强酸性催化剂的存在下进行酰亚胺的醇解，生成酯化产物，并作为聚合单体；(3)将步骤(2)中所聚合单体与芳香二胺进一步进行聚合反应，生成所述聚芳酰亚胺。本发明专利技术所提供的聚芳酰亚胺生产工艺装置可以实现聚芳酰亚胺的连续化生产，总产率高，三废少，工艺稳定，容易实现自动化控制。

Polyarylimide manufacturing method and production device thereof

The invention relates to a method for making polyaryl imide and a production device, in particular, the manufacturing method includes the following steps: (1) substituted o-phenylene diimide and aromatic two phenol can be substituted for aromatic two imide under alkali catalysis; (2) the presence of aromatic two imide in step (1) in the presence of a strong acid catalyst The alcoholysis of imide was carried out to produce the esterified product and as a monomer. (3) the polymerization of the monomers from the step (2) and the aromatic two amine was further polymerized to produce the polyaryl imide. The polyarylimide production process device provided by the invention can realize the continuous production of polyarylimide, with high total yield, little waste, stable process and easy to realize automatic control.

【技术实现步骤摘要】
一种聚芳酰亚胺制造方法及其生产装置
本专利技术涉及一种聚芳酰亚胺及其生产，属于精细化工品生产制造和聚合物工程领域。技术背景聚芳酰亚胺，是一种分子主链中主要由芳香族酰亚胺结构单元组成的聚合物材料，由其制备得到的产品具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐高低温及耐磨性能、耐辐射性能、具有高强度、高刚性和尺寸稳定性，可以在高温下长期使用。纯粹的聚芳酰亚胺的加工性能较差，但是可以通过聚合物分子化学结构的调整改善其加工性能，例如引入二苯醚基团、弯曲基团，在保持较高的使用性能的基础上改善其加工性能，使得改善的聚芳酰亚胺具有优良的加工性能，可以用于注塑或挤出成型。近年来，聚芳酰亚胺类特种工程材料的应用进一步展开，每年国内的需求量逐步上升。制造聚芳酰亚胺的方法主要为利用芳香二酸酐与芳香二胺在高温下进行缩合聚合，此方法已经在工业化生产中得到广泛应用，但是在合成芳香二酸酐单体时，制造工艺要求较高、并且反应步骤繁杂，国内的主流技术是通过芳香二酰亚胺水解、中和、脱水的方法制造，其生产成本高、产物分离、以及生产过程化学品消耗大、三废污染严重等方面存在不足，从而制约了生产规模的放大，而国外的低成本芳香二酸酐生产技术处于外资垄断状态。对于上述情况，开发新型低成本、高效的聚芳酰亚胺成套生产工艺技术，迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种聚芳酰亚胺制造方法及生产装置，是以取代的邻苯二甲酰亚胺与芳香二酚进行取代反应制造芳香二酰亚胺，以芳香二酰亚胺分解反应制造聚合单体，以聚合单体与芳香二胺聚合反应制造聚芳酰亚胺。本专利技术所提供的聚芳酰亚胺生产工艺可以实现聚芳酰亚胺的连续化生产，总产率高，三废少，工艺稳定，容易实现自动化控制。本专利技术的特点是聚合单体的制造过程中不需进行芳香二酰亚胺的水解、中和、及脱水步骤，聚合反应通过胺解脱醇进行，化学结构中不经历聚酰胺酸的步骤。酰亚胺的醇解反应为可逆反应，本专利技术中，通过对反应装置的设计，反应催化剂的选择，反应条件的控制，以及反应工艺的改进，使醇解反应的总转化率接近完全，充分利用反应原料，减少副产物的生成，具有极高的原子利用率。本专利技术提供聚芳酰亚胺的制造方法，其包括以下步骤：(1)取代的邻苯二甲酰亚胺与芳香二酚在碱催化下经取代反应生成芳香二酰亚胺；(2)将步骤(1)中所得芳香二酰亚胺在强酸性催化剂的存在下进行酰亚胺的醇解，生成酯化产物，并作为聚合单体；(3)将步骤(2)中所聚合单体与芳香二胺进一步进行聚合反应，生成所述聚芳酰亚胺。在本专利技术的一个实施方案中，步骤(3)中所述聚合反应可以分两步进行：先得到低分子量预聚物，然后将预聚物进一步聚合得到所述聚芳酰亚胺；也可直接聚合成聚芳酰亚胺产品；在本专利技术的一个实施方案中，步骤(3)中所述聚合反应可以是本体聚合或溶液聚合。本专利技术的一个实施方案中，所述碱为三乙胺、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化铯、碳酸铯、氨水、液氨中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；优选地，所述碱为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或2种。本专利技术的一个实施方案中，所述强酸性催化剂为固体酸催化剂、硫酸、磺酸或三氟甲基磺酸中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；优选地，所述强酸性催化剂为固体酸催化剂。本专利技术的一个实施方案中，所述固体酸催化剂选自全氟磺酸树脂、杂多酸、改性粘土催化剂、硅铝酸盐催化剂、改性硅藻土催化剂、磺酸树脂催化剂、分子筛催化剂中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)；优选地，所述固体酸催化剂为全氟磺酸树脂、杂多酸中的一种。在本专利技术的一个实施方案中，所述取代的邻苯二甲酰亚胺选自通式(Ⅰ)所示化合物：其中，X为氟、氯、溴、碘或硝基；优选地，X在苯环3号位或4号位；R为H原子或含有1～18个碳原子的直链或支链烷基。在本专利技术的优选实施方案中，所述取代的邻苯二甲酰亚胺选自N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-氟邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-氯邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-溴邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-碘邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-硝基邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-氟邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-氯邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-溴邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-碘邻苯二甲酰亚胺、4-硝基邻苯二甲酰亚胺、4-氟邻苯二甲酰亚胺、4-氯邻苯二甲酰亚胺、4-溴邻苯二甲酰亚胺、4-碘邻苯二甲酰亚胺、3-硝基邻苯二甲酰亚胺、3-氟邻苯二甲酰亚胺、3-氯邻苯二甲酰亚胺、3-溴邻苯二甲酰亚胺、3-碘邻苯二甲酰亚胺中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。在本专利技术的一个实施方案中，所述芳香二酚选自通式(II)-1～(II)-3所示化合物其中，T为亚异丙基、六氟亚异丙基、-SO2-、-O-、-SO-、-S-或-CO-；优选地，通式(II)-1中两个苯环上的羟基各自独立地位于苯环的3号位或4号位；优选地，通式(II)-2中两个苯环上的羟基各自独立地位于苯环的3号位或4号位；优选地，通式(II)-3中萘环上两个羟基各自独立地位于萘环的1号位、2号位中的任意一个。在本专利技术的优选实施方案中，所述芳香二酚选自对苯二酚、间苯二酚、萘二酚、联苯二酚、2,2-双[4-羟苯基]丙烷、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基醚、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基硫化物、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基甲酮、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基砜、2,2-双[4-羟苯基]六氟丙烷中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。在本专利技术的一个实施方案中，所述芳香二胺选自通式(Ⅲ)所示化合物其中，Y为间亚苯基、对亚苯基、邻亚苯基或双(4-亚氧基苯基)。在本专利技术的优选实施方案中，所述芳香二胺选自1,2-苯二胺、1,3-苯二胺、1,4-苯二胺，1,4-萘二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、2,7-萘二胺、3,3'-二胺基联苯、4,4'-二胺基联苯、3,3′-二胺基二苯甲烷、4,4′-二胺基二苯甲烷、3,3′-二胺基二苯醚、3,4′-二胺基二苯醚、4,4′-二胺基二苯醚、3,3′-二胺基二苯砜、4,4′-二胺基二苯砜、3,3′-二胺基二苯酮、4,4′-二胺基二苯酮、2,2-双(3-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-胺基苯基)六氟丙烷、或其他烷基取代上述二胺芳氢化合物中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。在本专利技术的一个实施方案中，步骤(2)中所述酰亚胺的醇解反应的副产物为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、有机硅醇或苯酚。本专利技术还提供一种适用于本专利技术所述的聚芳酰亚胺制造方法的工艺装置，其包括取代反应器，芳香二酰亚胺分解反应器I，芳香二酰亚胺分解反应器II和聚合反应器；其中，芳香二酰亚胺分解反应器I和芳香二酰亚胺分解反应器II分别设有催化剂及分散剂加料口；所述取代反应器与与芳香二酰亚胺分解反应器I相连接，所述芳香二酰亚胺分解反应器I与芳香二酰亚胺分解反应器II相连接，所述酰亚胺分解反应器II与聚合反应器相连接。在本专利技术的一个实施方案中，所述工艺装置可以半连续式操作或连续式操作，所述聚合单体反应体系可以半连续式操作、间歇操作、或连续操作。在本专利技术的一个实施方案中，所述芳香二酰亚胺分解反应器选自全混流连续搅拌反应釜、固定床反应器、塔式反应器、管式反应器中的一种或几种的组合(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚芳酰亚胺的制造方法，其包括以下步骤：(1)取代的邻苯二甲酰亚胺与芳香二酚在碱催化下经取代反应生成芳香二酰亚胺；(2)将步骤(1)中所得芳香二酰亚胺在强酸性催化剂的存在下进行酰亚胺的醇解，生成酯化产物，并作为聚合单体；(3)将步骤(2)中所聚合单体与芳香二胺进一步进行聚合反应，生成所述聚芳酰亚胺。其中所述碱为三乙胺、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化铯、碳酸铯、氨水、液氨中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；其中所述强酸性催化剂为固体酸催化剂、硫酸、磺酸或三氟甲基磺酸中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；其中所述固体酸催化剂选自全氟磺酸树脂、杂多酸、改性粘土催化剂、硅铝酸盐催化剂、改性硅藻土催化剂、磺酸树脂催化剂、分子筛催化剂中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。

【技术特征摘要】
1.一种聚芳酰亚胺的制造方法，其包括以下步骤：(1)取代的邻苯二甲酰亚胺与芳香二酚在碱催化下经取代反应生成芳香二酰亚胺；(2)将步骤(1)中所得芳香二酰亚胺在强酸性催化剂的存在下进行酰亚胺的醇解，生成酯化产物，并作为聚合单体；(3)将步骤(2)中所聚合单体与芳香二胺进一步进行聚合反应，生成所述聚芳酰亚胺。其中所述碱为三乙胺、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化铯、碳酸铯、氨水、液氨中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；其中所述强酸性催化剂为固体酸催化剂、硫酸、磺酸或三氟甲基磺酸中的一种或几种的组合(例如2、3或4种)；其中所述固体酸催化剂选自全氟磺酸树脂、杂多酸、改性粘土催化剂、硅铝酸盐催化剂、改性硅藻土催化剂、磺酸树脂催化剂、分子筛催化剂中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。2.权利要求1的方法，其中所述取代的邻苯二甲酰亚胺选自通式(Ⅰ)所示化合物：其中，X为氟、氯、溴、碘或硝基；优选地，X在苯环3号位或4号位；R为H原子或含有1～18个碳原子的直链或支链烷基。其中所述取代的邻苯二甲酰亚胺选自N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-氟邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-氯邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-溴邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-4-碘邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-硝基邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-氟邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-氯邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-溴邻苯二甲酰亚胺、N-烷基-3-碘邻苯二甲酰亚胺、4-硝基邻苯二甲酰亚胺、4-氟邻苯二甲酰亚胺、4-氯邻苯二甲酰亚胺、4-溴邻苯二甲酰亚胺、4-碘邻苯二甲酰亚胺、3-硝基邻苯二甲酰亚胺、3-氟邻苯二甲酰亚胺、3-氯邻苯二甲酰亚胺、3-溴邻苯二甲酰亚胺、3-碘邻苯二甲酰亚胺中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。3.权利要求1的方法，其中所述芳香二酚选自通式(II)-1～(II)-3所示化合物其中，T为亚异丙基、六氟亚异丙基、-SO2-、-O-、-SO-、-S-或-CO-；优选地，通式(II)-1中两个苯环上的羟基各自独立地位于苯环的3号位或4号位；优选地，通式(II)-2中两个苯环上的羟基各自独立地位于苯环的3号位或4号位；优选地，通式(II)-3中萘环上两个羟基各自独立地位于萘环的1号位、2号位中的任意一个。其中所述芳香二酚选自对苯二酚、间苯二酚、萘二酚、联苯二酚、2,2-双[4-羟苯基]丙烷、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基醚、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基硫化物、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基甲酮、4,4’-双(4-羟苯基)二苯基砜、2,2-双[4-羟苯基]六氟丙烷中的一种或几种的组合(例如2、3、4、5或6种)。4.权利要求1的方法，其中所述芳香二胺选自通式(Ⅲ)所示化合物其中，Y为间亚苯基、对亚苯基、邻亚苯基或双(4-亚氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪，杜庶铭，
申请(专利权)人：梅雪，杜庶铭，
类型：发明
国别省市：北京,11