一种具有阻燃功能的PTA的制备方法技术

本发明专利技术涉及PTA材料技术领域，公开了一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，包括：将水杨酸水溶液、氟氧酸水溶液、镁铝尖晶石、碱式硫酸镁晶须、镍铁尖晶混合，液相高能球磨机研磨，煅烧，球磨机研磨，射频等离子体处理，有机硅乙醇溶液超声分散，过滤，洗涤，干燥，过筛，制得阻燃粉体；将醋酸和去离子水混合，加入六偏磷酸钠水溶液和阻燃粉体，打浆均匀，与CTA浆料融合，经三次结晶、洗涤、固液分离、蒸汽干燥，加氢精制，制PTA。本发明专利技术在PTA制备过程中就添加阻燃改性剂，使PTA具有阻燃功能，再由其制得的合成材料，因改性剂与基体相互作用时间长，融合度好，协同效应充分，能显著提升合成材料的阻燃和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻燃功能的PTA的制备方法
本专利技术涉及PTA材料
，尤其涉及一种具有阻燃功能的PTA的制备方法。
技术介绍
PTA中文全称为精对苯二甲酸，英文全称为Pureterephthalicacid，简称PTA。PTA为石油的下端产品，精对苯二甲酸是以对二甲苯为原料，以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下，液相氧化生成粗对苯二甲酸，再经加氢精制，结晶，分离，干燥，得到PTA。PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于轻工、农业、电子、建筑、粘合剂、除草剂、纤维、塑料等国民经济的各个方面，世界上大部分的PTA用于生产聚酯合成材料，PTA是用于合成聚酯切片的重要原料，可广泛应用于人们的生活和工业生产中，如可做衣服、饮料瓶、包装薄膜、胶片、工程塑料等。但这些以石油为原料的合成材料属于易燃材料，对人们的财产和人身安全造成了严重的安全隐患。目前对于阻燃功能这块的研发，人们目前都只将目光聚焦于在聚酯合成单体（PTA、乙二醇）的合成过程中添加具有阻燃功能的添加剂，以提高聚酯的阻燃性能。但是上述方法具有以下缺点：由于PTA和乙二醇、阻燃添加剂混合后直接合成聚酯，阻燃添加剂与聚酯的相互作用时间较短，相互融合较差，协同效应不够充分，因此无法能充分发挥阻燃添加剂的阻燃性，并且还会影响聚酯的力学等整体功能和品质效果。因此，为了解决这一技术问题，通常还需要额外增加加工工艺过程，提高了成本。改性聚酯及其下游产品的关键和核心是改性PTA，而目前并没有关于如何开发具有阻燃功能的PTA的报道，对于PTA产品，人们只关注于其自身的纯度等。PTA制备工艺的改进一般主要是从提高对二甲苯氧化反应的活性和转化率，减少中间产物等杂质的生成，提高PTA的纯度，如对羧基苯甲醛等，在PTA中还增加了加氢还原等工艺，一般要求对羧基苯甲醛在含量在25ppm以下。在现有的文献中，开发面向某些特殊用途或特殊功能材料的PTA还没出现相关报道。几乎没有考虑通过开发一些新的PTA品种用于制造一些特殊材料，如制备具有阻燃改性材料的专用改性PTA。所以一直以来PTA产品单一，且几乎一成不变。因此开发用于合成具有阻燃功能的专用PTA具有重要的意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有阻燃功能的PTA的制备方法。无机材料具有阻燃，阻隔，抗老化，抗菌，抗静电，保健，增强等功能；老祖宗早已用得熟门熟路。如砖瓦、陶瓷、石头、玉石、玻璃、水泥、泥巴等。砖瓦、泥墙任凭日晒雨淋风吹光照，可数百年不朽。陶瓷的阻隔性是现代阻隔材料无法比，陶瓷罐装黄酒数十年仍醇香浓郁。玉石可抗菌保健久负盛名，久用不衰。但人们对无机材料如何应用、改性有机材料，尤其是高分子材料，赋予高分子材料具有某些功能，一般都是无机功能材料简单添加共混改性，单一的功能应用，功能效果不充分，尤其是有机基体功能效果不充分，基体的品质难于保证。为了克服现有技术的不足，本专利技术经全面分析，综合优化组方，应用现代技术手段深度理化前处理，然后无机材料均匀分散融合到有机材料，在后续产品中无机材料的原始功能深度融合进有机高分子材料，随着时间的推移，无机体与有机基体两相界面逐渐形成界面相，随着时间的推移界面相不断地蔓延扩展，无机体的功能随同蔓延扩展进有机体。赋予其1+1＞2的功能效果，并提升有机高分子材料的综合物理性能。具体地，本专利技术通过在对二甲苯的氧化反应中组合阻燃改性剂来开发PTA的新品种，从而达到制成具有阻燃功能的合成材料的目的。本专利技术中组合了镁铝尖晶石、镍铁尖晶石、碱式硫酸镁晶须等。这些改性剂基本上不溶于乙酸或水，没有活性基团，与CTA浆料混合后经二次氧化、三釜结晶、洗涤、分离、干燥、加氢精制后便制得掺杂改性的PTA。这种PTA可用于制备具有阻燃功能的材料，其具有诸多优点，由这种PTA制得的合成材料，因改性剂与基体相互作用时间长，相互融合好，协同效应充分，能显著提升合成材料的阻燃和增强力学等整体功能和品质效果，同时节约成本，不需要特别增加额外的加工工艺过程来提高相容性和分散性。本专利技术的具体技术方案为：一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，包括以下步骤：1）按质量份数，将0.8-1.2份的镁铝尖晶石、1.0-1.6份的碱式硫酸镁晶须、0.2-0.4份的镍铁尖晶石与12-16份浓度为18-22wt%的水杨酸水溶液、4-8份浓度为8-12wt%的氟氧酸水溶液混合，用液相高能球磨机研磨处理，然后移到内衬为钛的水热反应釜中进行反应，再雾化分离干燥，煅烧处理，冷至常温后，再在球磨机中研磨处理，移到搅拌式等离子体反应器中，以氮气为载气，进行射频等离子体处理，然后加入到8-10份浓度为28-32wt%的有机硅的乙醇溶液中，超声分散，过滤，用无水乙醇充分洗涤，再加热干燥，并经过筛，制得PTA专用阻燃粉体。2）按质量份数，在连续搅拌下将12-16份的醋酸和2-4份的去离子水混合，再加入1-2份浓度为4-6wt%的六偏磷酸钠水溶液和4-16份所述PTA专用阻燃粉体，打浆均匀，然后超声分散，制得阻燃改性剂。3）将浓度为28-30wt%的CTA浆料与上述阻燃改性剂混合均匀，然后依次经过三个串联的带有搅拌的结晶器，在搅拌下逐步降温降压处理，使浆料在搅拌混合过程中结晶，再经过间隔串联的三个离心机与两个打浆釜的处理，使浆料在混合的过程中进行液固分离，得到含湿量为8-12wt%的CTA滤料，经螺旋输送机进一步混合，并输送至蒸汽干燥机进行干燥，再经加氢精制工艺，制得具有阻燃功能的PTA。本专利技术创造性地通过在对二甲苯的氧化反应中添加阻燃改性剂来开发PTA的新品种，从而达到制成具有阻燃功能的合成材料的目的。本专利技术中组合了镁铝尖晶石、镍铁尖晶石、碱式硫酸镁晶须等改性剂，处理过后的这些改性剂基本上不溶于乙酸或水，没有活性基团，与CTA浆料混合后经二次氧化、三釜结晶、洗涤、分离、干燥、加氢精制后便制得掺杂改性的PTA。这种PTA可用于制备功能性的聚酯等合成树脂，如薄膜、纤维、粘结剂、型材等。本专利技术工艺与传统工艺（在后续的聚酯合成过程中添加阻燃改性剂）相比，由这种PTA制得的树脂，因改性剂与基体相互作用时间长，相互融合好，协同效应充分，因此能够显著提升树脂的整体功能和品质效果，而不需要特别增加额外工艺过程来提高阻燃改性剂的分散性和相容性。其中，镁铝尖晶石、镍铁尖晶石、碱式硫酸镁晶须与PTA均匀融合在一起，在后续制备合成材料时会产生新的协同效果，这种协同效果在合成材料中体现为能够阻挡热量的传递、释放结晶水、隔断氧气、阻止火势的进一步蔓延，具有优良的阻燃功能,所用的晶须改性剂具有较高的长径比，有利于增强材料的强度、抗冲击等力学性能。用这种具有阻燃功能的PTA制备的后续产品，如薄膜、纤维、粘结剂、型材，它们的阻燃性能和力学都会大幅度的提高，从而拓宽其使用领域，提高使用价值。含纳米级晶须改性剂的高分子合成材料，其协同效果还体现为在晶须的导流作用下，合成材料热流变性能提高，有利于复杂结构的注塑成型和表面光洁度。用这种改性PTA制备的下游产品，如工程塑料、建筑材料、机械零件、等产品的阻燃和力学性能、表面光洁度都会大幅度的提高。上述无机材料在经过步骤1）和步骤2）的组合式深度物化处理后，一方面，能够大幅提高其在有机基体中的分散性和相容性。另一方面，对上述无机物（尤其是晶须）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）按质量份数，将0.8‑1.2份的镁铝尖晶石、1.0‑1.6份的碱式硫酸镁晶须、0.2‑0.4份的镍铁尖晶石与12‑16份浓度为18‑22wt%的水杨酸水溶液、4‑8份浓度为8‑12wt%的氟氧酸水溶液混合，用液相高能球磨机研磨处理，然后移到内衬为钛的水热反应釜中进行反应，再雾化分离干燥，煅烧处理，冷至常温后，再在球磨机中研磨处理，移到搅拌式等离子体反应器中，以氮气为载气，进行射频等离子体处理，然后加入到8‑10份浓度为28‑32wt%的有机硅的乙醇溶液中，超声分散，过滤，用无水乙醇充分洗涤，再加热干燥，并经过筛，制得PTA专用阻燃粉体；2）按质量份数，在连续搅拌下将12‑16份的醋酸和2‑4份的去离子水混合，再加入1‑2份浓度为4‑6wt%的六偏磷酸钠水溶液和4‑16份所述PTA专用阻燃粉体，打浆均匀，然后超声分散，制得阻燃改性剂；3）将浓度为28‑30wt%的CTA浆料与上述阻燃改性剂混合均匀，然后依次经过三个串联的带有搅拌的结晶器，在搅拌下逐步降温降压处理，使浆料在搅拌混合过程中结晶，再经过间隔串联的三个离心机与两个打浆釜的处理，使浆料在混合的过程中进行液固分离，得到含湿量为8‑12wt%的CTA滤料，经螺旋输送机进一步混合，并输送至蒸汽干燥机进行干燥，再经加氢精制工艺，制得具有阻燃功能的PTA。...

【技术特征摘要】
1.一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）按质量份数，将0.8-1.2份的镁铝尖晶石、1.0-1.6份的碱式硫酸镁晶须、0.2-0.4份的镍铁尖晶石与12-16份浓度为18-22wt%的水杨酸水溶液、4-8份浓度为8-12wt%的氟氧酸水溶液混合，用液相高能球磨机研磨处理，然后移到内衬为钛的水热反应釜中进行反应，再雾化分离干燥，煅烧处理，冷至常温后，再在球磨机中研磨处理，移到搅拌式等离子体反应器中，以氮气为载气，进行射频等离子体处理，然后加入到8-10份浓度为28-32wt%的有机硅的乙醇溶液中，超声分散，过滤，用无水乙醇充分洗涤，再加热干燥，并经过筛，制得PTA专用阻燃粉体；2）按质量份数，在连续搅拌下将12-16份的醋酸和2-4份的去离子水混合，再加入1-2份浓度为4-6wt%的六偏磷酸钠水溶液和4-16份所述PTA专用阻燃粉体，打浆均匀，然后超声分散，制得阻燃改性剂；3）将浓度为28-30wt%的CTA浆料与上述阻燃改性剂混合均匀，然后依次经过三个串联的带有搅拌的结晶器，在搅拌下逐步降温降压处理，使浆料在搅拌混合过程中结晶，再经过间隔串联的三个离心机与两个打浆釜的处理，使浆料在混合的过程中进行液固分离，得到含湿量为8-12wt%的CTA滤料，经螺旋输送机进一步混合，并输送至蒸汽干燥机进行干燥，再经加氢精制工艺，制得具有阻燃功能的PTA。2.如权利要求1所述的一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于，步骤1）中，在所述高能球磨机中，研磨温度为50-70℃，研磨时间为2-3h；在所述水热反应釜中，反应温度为150-200℃，反应压力为2-3MPa，反应时间为10-12h；煅烧温度为500-550℃，煅烧时间为3-5h；在所述球磨机中研磨2-4h。3.如权利要求1或2所述的一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于，步骤1）中，射频等离子体处理的条件为：压力40-60Pa、功率30-80W，时间5-10min；超声分散温度为60-80℃，时间1-2h；过筛目数为250-300目；步骤2）中，超声分散温度为40-60℃，时间2-3h。4.如权利要求1所述的一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述阻燃改性剂占CTA浆料质量的3-12%。5.如权利要求1所述的一种具有阻燃功能的PTA的制备方法，其特征在于，步骤3）中，三次逐步降温降压的结晶过程具...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌荣根，
申请(专利权)人：浙江省现代纺织工业研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33