本发明专利技术公开了一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，该装置包括：搅拌釜式反应单元、酯化反应单元、缩聚反应单元、以及用于分别控制搅拌釜式反应单元、酯化反应单元、控制单元；所述的酯化反应单元将分馏柱更换为二节，对上半节与下半节温度分开控制；所述的缩聚反应单元包括二级冷凝器收集罐、以及双路真空管道。本发明专利技术通过将酯化反应单元的分馏柱更换为二节、对上半节与下半节温度分开控制，解决了传统方法酯化反应单元只有一个温度使得而顾此失彼、汽化和冷凝效果均不理想的问题；本发明专利技术将第二级收集罐、第一级收集罐的视窗、针型阀门三者有机结合，取得了组合以后的效果：第二级收集罐解决了副产物收集效率低的问题。级收集罐解决了副产物收集效率低的问题。级收集罐解决了副产物收集效率低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种可降解高分子材料聚合反应实验装置
[0001]本专利技术属于一种高分子材料的聚合反应
，特别涉及一种可降解高分子材料聚合反应实验装置。
技术介绍
[0002]近年来，石油资源的日益紧缺，导致塑料原料价格飞涨。解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。可降解高分子塑料材料的诞生为解决环境污染问题提供新方案。这种极具发展潜力的可降解新型高分子材料可以有效降低石油基塑料的使用，减少碳排放，助力碳达峰碳中和，它的新用途则十分广阔，可望在许多应用领域替代传统聚合物，如用于制作化妆品容器、牙刷、缓冲材料、包装材料、购物袋、一次性使用手套等。
[0003]然而，目前由于技术壁垒高，在可降解高分子塑料材料的生产研发上，美国和日本一直处于领先地位，国内的研发起步较晚，且受制于市场规模限制，长期以来发展处于停滞状态。近年来随着国家限塑政策的推进，对于可降解高分子塑料材料的发展给予了巨大的支持，为此科学家们可以更加有信心对这种新型材料(可降解高分子材料)的持续深入研发。
[0004]可降解高分子材料聚合反应的第一个难点在于：酯化反应阶段汽化和冷凝效果不理想。所述气化是指通过汽化的方法将产物中的副产物分离出来，所述冷凝是指通过冷凝的方法将副产物中携带的汽化产物冷凝下来再重新回到生成产物的反应器中，如图2所示，现有技术的酯化反应单元只是一根单独的分馏柱202，由于从分馏柱202被蒸馏出来的副产物中有多种，比如被蒸馏出来的东西包括小分子和高分子(虽然只是一种温度，但难免夹带一些杂质)其中小分子产生汽化所需温度低一些，而高分子产生汽化所需的温度高一些，如果只是一种温度就没有办法让被蒸馏出来的高分子重新被冷凝，因此，酯化反应单元的冷凝效果并不理想；由于在分馏柱202蒸馏时考虑尽量不使得高分子被蒸馏出来，因此温度不敢调高，温度高了就会将高分子蒸馏出来，由于受到温度不能调高的限制，一部分小分子也没有被蒸馏出来，所以，传统方法的酯化反应单元的汽化的效果也不理想。
[0005]可降解高分子材料聚合反应的第二个难点在于：缩聚反应阶段收集副产物的效率太低、导致容易污染空气(副产物多为化学试剂)和损坏真空泵。所述收集效率太低的原因如图2所示，原有技术一个冷凝器配了一个收集罐305，一个收集罐往往收集不尽；所述容易污染空气和损坏真空泵原因是，无法判别收集罐305中单位时间内副产物中高分子产物被携带的情况，当单位时间内收集罐中副产物中被携带的高分子产物比较多时，由于一个收集罐的收集效率比较低，若球阀门开阀角度过大，就会把比较多的副产物和混杂在副产物中的高分子携带到真空泵中，当真空泵将副产物的小分子连同高分子通过排气口排出到大气中时会污染空气；同时，当真空泵中的副产物小分子和高分子比较多时，还会损坏真空泵。因此，当无法判断收集罐中单位时间内收集罐内的高分子多与少时，就不能避免缩聚反应阶段排出的副产物污染空气和损坏真空泵；
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，目的在于解决酯化反应阶段汽化和冷凝效果不理想的问题、以及缩聚反应阶段收集副产物的效率太低导致容易污染空气和损坏真空泵的问题。
[0007]本专利技术为解决其技术问题提出以下技术方案：
[0008]一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，该装置包括：用于生成高分子产物的搅拌釜式反应单元100、用于对第一阶段高分子产物副产物排除的酯化反应单元200、用于对第二阶段高分子产物副产物排除的缩聚反应单元300、以及用于分别控制搅拌釜式反应单元100、酯化反应单元200、缩聚反应单元300的控制单元400；
[0009]所述搅拌釜式反应单元100设有分馏口111，通过分馏口111分别与酯化反应单元200的酯化反应阀门201和缩聚反应单元300的缩聚反应阀门301相连接；当酯化反应时，该控制单元400关闭缩聚反应阀门301、打开酯化反应管道阀门201，通过酯化反应单元200的分馏柱202、冷凝回流器203将酯化反应生产的副产物水及低分子物分离出去；当缩聚反应时，控制单元400控制将酯化反应阀门201关闭、将缩聚阀门301打开，将温度调到所需的温度条件下，通过搅拌系统将许多相同的或不相同的小分子物质相互作用，生成高分子物质，同时将析出小分子，如水、醇、氨、卤化物通过抽真空和冷凝接收罐将其分离收集起来，反应釜内最后得到较纯的高分子材料；其特征在于：
[0010]所述的酯化反应单元200将分馏柱更换为二节，对上半节与下半节温度分开控制，一方面是将副产物水更精确的分离出来，而最大限度的保护反应物不被蒸出，一方面让部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内。
[0011]所述的缩聚反应单元300包括用于提高副产物收集效率的二级冷凝器收集罐、以及用于减少高分子气体产物被抽出的双路真空管道。
[0012]进一步地，所述用于对第一阶段高分子产物中的副产物排除的酯化反应单元200，其下半节为分馏柱202、上半节为冷凝回注器203；在分馏柱202和冷凝器203上分别设有分馏柱温度传感器204、和冷凝器温度传感器205；通过分馏柱辅助加热、以及分馏柱传感器204的监控，让分馏柱202中的水及其它小分子产物汽化；既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内。
[0013]进一步地，所述通过分馏柱传感器204的监控，既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内，具体为：该冷凝器203进水口设有冷凝水调节阀207，该冷凝水调节阀207根据不同的小分子产物的汽化温度要求和高分子产物冷凝所需温度要求，调节冷凝水的流量，通过调节冷凝水的流量改变冷凝回流器203的温度，实现既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内的要求。
[0014]进一步地，该冷凝回流器203的副产物出口设有蒸汽出口调节阀206、该蒸汽出口调节阀206是小分子的蒸汽出口、用于调节蒸汽流量让副产物缓慢的排出，尽量少夹带高分子产物来达到最佳分离效果；同时在所述蒸汽出口调节阀206的尾端设有夹套式收集器208和排液口209，用于对副产物的收集，该夹套式收集器208采用冷凝收集方法、让小分子的蒸汽变成液体，该排液口209用于将夹套式收集器208收集的液体排出。
[0015]进一步地，所述用于对第二阶段高分子产物中的副产物排除的缩聚反应单元300，
为了方便控制缩聚的过程、提高第二阶段副产物收集效率，并保证小分子物不被抽到真空泵309，在真空泵309与搅拌釜反应单元100之间设置第一级夹层收集器302和第二级夹层收集器305，该第一级夹层收集器302和第二级夹层收集器305分别通冷却液将小分子冷凝下来。
[0016]进一步地，在所述第一级夹层收集器302的侧面设有视镜，通过视镜观察缩聚时部分高分子产物被抽出的情况，再根据高分子产物被抽出的情况采取对双路真空管道的操作方法。
[0017]进一步地，所述双路真空管道并联布设在真空泵本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，该装置包括：用于生成高分子产物的搅拌釜式反应单元(100)、用于对第一阶段高分子产物副产物排除的酯化反应单元(200)、用于对第二阶段高分子产物副产物排除的缩聚反应单元(300)、以及用于分别控制搅拌釜式反应单元(100)、酯化反应单元(200)、缩聚反应单元(300)的控制单元(400)；所述搅拌釜式反应单元(100)设有分馏口(111)，通过分馏口(111)分别与酯化反应单元(200)的酯化反应阀门(201)和缩聚反应单元(300)的缩聚反应阀门(301)相连接；当酯化反应时，该控制单元(400)关闭缩聚反应阀门(301)、打开酯化反应管道阀门(201)，通过酯化反应单元(200)的分馏柱(202)、冷凝回流器(203)将酯化反应生产的副产物水及低分子物分离出去；当缩聚反应时，控制单元(400)控制将酯化反应阀门(201)关闭、将缩聚阀门(301)打开，将温度调到所需温度条件下，通过搅拌系统将许多相同的或不相同的小分子物质相互作用，生成高分子物质，同时将析出小分子，如水、醇、氨、卤化物通过抽真空和冷凝接收罐将其分离收集起来，反应釜内最后得到较纯的高分子材料；其特征在于：所述的酯化反应单元(200)将分馏柱换为二节，对上半节与下半节温度分开控制，一方面将副产物水更精确的分离出来，而最大限度的保护反应物不被蒸出，一方面让部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内；所述的缩聚反应单元(300)包括用于提高副产物收集效率的二级冷凝器收集罐、以及用于减少高分子气体产物被抽出的双路真空管道。2.根据权利要求1所述一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，其特征在于：所述用于对第一阶段高分子产物中的副产物排除的酯化反应单元(200)，其下半节为分馏柱(202)、上半节为冷凝回流器(203)；在分馏柱(202)和冷凝回流器(203)上分别设有分馏柱温度传感器(204)、和冷凝器温度传感器(205)；通过分馏柱辅助加热、以及分馏柱传感器(204)的监控，让分馏柱(202)中的水及其它小分子产物汽化；既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内。3.根据权利要求2所述一种可降解高分子材料聚合反应实验装置，其特征在于：所述通过分馏柱温度传感器(204)的监控，既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了的高分子产物再被冷凝回流到反应器内，具体为：该冷凝回流器(203)进水口设有冷凝水调节阀(207)，该冷凝水调节阀(207)根据不同的小分子产物的汽化温度要求和高分子产物冷凝所需温度要求，调节冷凝水的流量，通过调节冷凝水的流量改变冷凝回流器(203)的温度，实现既能使小分子产物蒸出、又能使部分被夹带并汽化了...
【专利技术属性】
技术研发人员：李甲甲，王跃辉，黄帅，
申请(专利权)人：北京世纪森朗实验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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