一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜技术

一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂（PPTA）的生产方法及PPD溶解釜，属于高分子材料技术领域，步骤为：NMP/CaCl2复合溶剂混批、对苯二胺（PPD）溶液的制备、对苯二甲酰氯（TPC）的计量、缩聚反应、胚料处理得到高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂。本发明专利技术同时发明专利技术了PPD溶解釜，优化PPD溶解参数如温度、搅拌速度，溶解时间等，保证全部PPD能够溶解参与缩聚反应。本发明专利技术预聚反应和缩聚反应在同一个反应器内进行，工艺流程简短，总摩尔配比易于控制，避免物料反复转移，体系内残存料对摩尔配比的影响，以及输送系统死角沉积料变质对反应的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜
本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜。
技术介绍
聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(PPTA)是制备芳纶1414纤维、浆粕的原料。由于它们具有高强度，高模量、耐高温，阻燃等优异的综合性能，已在军事、航空航天、体育、通讯、化工、汽车等领域获得广泛的应用。1972年Dupont公司将PPTA型高强芳纶进行了产业化生产。国内在上世纪80年代开始高强芳纶的研制工作，但受制于各种内外因素，直到近几年国内工业化生产才取得了较大的进展，在研制过程中也形成了很多专门文献和专利报道，涉及到许多关于PPTA树脂的生产工艺和制备方法。但方法参差不齐：申请号为CN201310103261.1的专利涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的制备方法，该方法是对苯二胺在常温下溶入NMP/CaCl2复合溶剂中配置成溶液。因常温下NMP/CaCl2复合溶剂为过饱和状态，CaCl2极易析出，造成管道堵塞，造成溶剂体系质量波动，常温下对苯二胺溶解不充分，造成缩聚反应摩尔比偏差大，聚合物粘度波动大。该预聚物经泵输送至双螺杆挤出机内进行缩聚反应，总摩尔配比难以控制，聚合物粘度波动较大。申请号为CN200810049483.9的专利涉及一种连续制备高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的工业方法，该方法没有提到NMP/CaCl2复合溶剂混批重要性，其对苯二胺的溶解温度没有明确，另外也存在预聚和缩聚在不同工序反应，总摩尔配比难以控制，造成聚合物粘度波动较大。以上两个专利没有强调树脂胚料调浆PH控制、粒度控制对于一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(PPTA)的生产的重要性。申请号为CN200810049483.9的专利将未经中和的树脂胚料进行粉碎，盐酸对粉碎设备的腐蚀非常严重，一方面设备很容易损坏，另一方面成品树脂中的金属离子也容易超标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法及PPD溶解釜，可以有效解决复合溶剂质量波动，摩尔配比难以控制，PPD溶解困难，聚合反应温度控制等问题，以实现工业化稳定生产。基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂（PPTA）的生产方法，包括以下步骤：（1）NMP/CaCl2复合溶剂混批：先将CaCl2配成水溶液，再与溶剂NMP混合，经过精制除去水，得到NMP/CaCl2复合溶剂，在氮封的条件下，NMP/CaCl2复合溶剂在混批罐混批，混批温度为95±5℃，混批后，复合溶剂中CaCl2所占重量百分含量为6～9%，复合溶剂含水率≦100ppm；（2）对苯二胺溶液的制备：NMP/CaCl2复合溶剂通过质量流量计计量后进入PPD溶解釜，PPD溶解釜进行氮封，该PPD溶解釜设有PPD加料口，将粉状或片状对苯二胺添加到NMP/CaCl2复合溶剂中，得到质量百分比含量为4.5～5.5%的对苯二胺溶液；（3）对苯二甲酰氯的计量：对苯二甲酰氯为熔融态加入，通过质量流量计进行计量，计量后的TPC存放于TPC加料罐内，TPC加料罐进行氮封；（4）缩聚反应：在氮封的条件下，对苯二胺溶液首先加入反应釜内，按照对苯二胺和对苯二甲酰氯摩尔比（1.01～1）:（1～1.01），计算对苯二甲酰氯总加入量，TPC加料罐内的对苯二甲酰氯以小液滴形式加入反应釜内，10～60℃反应生成聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料；（5）胚料处理：聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料经粉碎、洗涤、固液分离、干燥、筛分后，得到高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂。进一步地，步骤（2）中所述的PPD溶解釜，搅拌转速50rpm，对苯二胺的溶解温度为50～60℃，溶解时间：1～1.5h。进一步地，步骤（3）中苯二甲酰氯按总量的30～50%和70～50%分两次计量。进一步地，步骤（4）中缩聚反应中，对苯二胺溶液加入反应釜后搅拌器转速为1/4Rmax，对苯二甲酰氯加入时搅拌器转速为Rmax，Rmax范围为150~300rpm，反应结束，出料时搅拌器转速为1/4Rmax。进一步地，步骤（5）中所述树脂胚料在进料罐调制成浆料，进料罐内浆料pH值为1～3，经过粉碎后湿树脂粒度小于2000μm。进一步地，步骤（5）中所述洗涤采用的是带式水洗机12级水洗，水洗后，树脂灰份≦100PPM。进一步地，步骤（5）中所述筛分采用两层筛网，上层粒度较大树脂重新粉碎，下层粒度较小树脂隔离弃用，中层粒度为200～1500μm的树脂进行纺丝。一种PPD溶解釜，包括溶解釜本体，溶解釜本体上部呈圆柱形、底部为圆锥形，溶解釜本体的顶部设有封头，封头上设有人孔（人孔上盖设有盖板，盖板上设有视镜）、物料进口、氮气进口、氮气出口、视镜灯口、压力表安装孔、温度检测口，釜体底部分别设有物料出口以及氮气反吹口，氮气反吹口内设有氮气反吹管，物料出口内设有喷嘴，氮气反吹管和喷嘴连通，氮气反吹管的入口处设有止回阀；封头的中部设有搅拌轴，搅拌轴的上端伸出封头外且搅拌轴的顶部和减速机连接，减速机的上端设有电机，搅拌轴的下端向下延伸并伸入溶解釜本体的底部，搅拌轴的上部设有浆式搅拌叶片，搅拌轴的下部设有锚式搅拌叶片。进一步地，所述溶解釜本体为由内壁和外壁组成的双层结构，外壁的下部设有进水口，外壁的上部设有出水口，溶解釜本体底部锥角为90～120°。进一步地，其中一个物料进口为PPD进料口，PPD进料口上设有进料管，进料管的顶部连有加料漏斗，加料漏斗顶部设有快开式盖板，进料管上设有气动闸板阀。釜体材质选用AISI316L，内表面粗糙度Ra≤0.4um，搅拌轴和搅拌叶片材质选用AISI316L；轴封装置选用带内置轴承的机械密封；PPD加料漏斗材质为AISI316L，加料漏斗内还可设10mm孔径的筛网（防止物料内有异物）。本专利技术的PPD高效溶解釜，固态PPD经加料漏斗添加到复合溶剂后，在轴向流和径向流搅拌器的共同作用下，既能保证物料的高效混合又能防止物料挂壁。底部防沉积氮气喷嘴的设计可以确保底部不留搅拌死角，有效避免PPD在底部沉积。90～120°的锥角设计，配合落差式的放料形式可以确保PPD溶液加入反应釜后，釜内残留最小化。本专利技术一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(PPTA)的生产方法，优势如下：对复合溶剂混批，复合溶剂质量控制稳定性较高；专利技术了高效PPD溶解釜，优化PPD溶解参数如温度、搅拌速度，溶解时间等，保证全部PPD能够溶解参与缩聚反应。本专利技术预聚反应和缩聚反应在同一个反应器内进行，工艺流程简短，总摩尔配比易于控制，避免物料反复转移，体系内残存料对摩尔配比的影响，以及输送系统死角沉积料变质对反应的影响。对树脂胚料调浆PH控制，降低对湿式粉碎机设备的腐蚀性。通过湿式粉碎机对粒度控制，水洗对灰份控制，干燥对含水率控制，筛分对干树脂粒度控制，保证最终树脂粘度、粒度、灰份、含水率质量稳定性，满足纺丝需求。附图说明图1为本专利技术的PPD溶解釜结构示意图；图中，1.溶解釜本体，2.出水口，3.封头，4.氮气进口，5.气动闸板阀，6.氮气出口，7.筛网，8.加料漏斗，9.电机，10.减速机，11.视镜灯口，12.物料进口，13.温度检测口，14.人孔，15.搅拌轴，16.浆式搅拌叶片，17.锚式搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）NMP/CaCl2复合溶剂混批：先将CaCl2配成水溶液，再与溶剂NMP混合，经过精制除去水，得到NMP/ CaCl2复合溶剂，在氮封的条件下，NMP/CaCl2复合溶剂在混批罐混批，混批温度为95±5℃，混批后，复合溶剂中CaCl2所占重量百分含量为6～9%，复合溶剂含水率≦100ppm；（2）对苯二胺溶液的制备：NMP/ CaCl2复合溶剂通过质量流量计计量后进入PPD溶解釜，PPD溶解釜进行氮封，该PPD溶解釜设有PPD加料口，将粉状或片状对苯二胺添加到NMP/ CaCl2复合溶剂中，得到质量百分比含量为 4.5～5.5%的对苯二胺溶液；（3）对苯二甲酰氯的计量：对苯二甲酰氯为熔融态加入，通过质量流量计进行计量，计量后的TPC存放于TPC加料罐内，TPC加料罐进行氮封；（4）缩聚反应：在氮封的条件下，对苯二胺溶液首先加入反应釜内，按照对苯二胺和对苯二甲酰氯摩尔比（1.01～1）:（1～1.01），计算对苯二甲酰氯总加入量，TPC加料罐内的对苯二甲酰氯以小液滴形式加入反应釜内，10～60℃反应生成聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料；（5）胚料处理：聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料经粉碎、洗涤、固液分离、干燥、筛分后，得到高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂。...

【技术特征摘要】
2019.01.16 CN 20191003981341.一种高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）NMP/CaCl2复合溶剂混批：先将CaCl2配成水溶液，再与溶剂NMP混合，经过精制除去水，得到NMP/CaCl2复合溶剂，在氮封的条件下，NMP/CaCl2复合溶剂在混批罐混批，混批温度为95±5℃，混批后，复合溶剂中CaCl2所占重量百分含量为6～9%，复合溶剂含水率≦100ppm；（2）对苯二胺溶液的制备：NMP/CaCl2复合溶剂通过质量流量计计量后进入PPD溶解釜，PPD溶解釜进行氮封，该PPD溶解釜设有PPD加料口，将粉状或片状对苯二胺添加到NMP/CaCl2复合溶剂中，得到质量百分比含量为4.5～5.5%的对苯二胺溶液；（3）对苯二甲酰氯的计量：对苯二甲酰氯为熔融态加入，通过质量流量计进行计量，计量后的TPC存放于TPC加料罐内，TPC加料罐进行氮封；（4）缩聚反应：在氮封的条件下，对苯二胺溶液首先加入反应釜内，按照对苯二胺和对苯二甲酰氯摩尔比（1.01～1）:（1～1.01），计算对苯二甲酰氯总加入量，TPC加料罐内的对苯二甲酰氯以小液滴形式加入反应釜内，10～60℃反应生成聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料；（5）胚料处理：聚对苯二甲酰对苯二胺树脂胚料经粉碎、洗涤、固液分离、干燥、筛分后，得到高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂。2.根据权利要求1所述的高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述的PPD溶解釜，搅拌转速为50rpm，对苯二胺的溶解温度为50～60℃，溶解时间：1～1.5h。3.根据权利要求1所述的高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法，其特征在于，步骤（3）中对苯二甲酰氯按总量的30～50%和70～50%分两次计量。4.根据权利要求1所述的高品质聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的生产方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：史红军，赵铎，张文广，潘强，郑淑昀，王冬冬，李晓峰，陈聚良，陈桂昌，欧玲，魏建毅，赵辉，孙浩杰，董菲菲，梁海军，罗亚利，晋卫国，袁中良，冯立伟，尹胜利，郑应山，米朝圣，陈聪，段文蕊，
申请(专利权)人：河南神马尼龙化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41