一种液晶聚合物的制备装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种液晶聚合物的制备装置及方法，装置包括：脱挥反应器、再热器、聚合反应器和酰化反应器；酰化反应器的液相出口与脱挥反应器的进料口连通，酰化反应器的气相出口、脱挥反应器的气相出口及聚合反应器的气相出口均与再热器的入口连通，再热器的出口与脱挥反应器的气相入口连通，脱挥反应器的液相出口与聚合反应器的进料口连通。方法包括：步骤1)将反应物称量后混合，再加入酰化试剂和催化剂进行溶解，得到反应溶液；步骤2)反应溶液经酰化反应器进行酰化反应，再经脱挥反应器进行脱挥后，进入聚合反应器进行缩聚反应，得到聚合物熔体；步骤3)将聚合物熔体冷却后破碎造粒。本申请能够有效避免均聚现象。本申请能够有效避免均聚现象。本申请能够有效避免均聚现象。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶聚合物的制备装置及方法


[0001]本申请属于聚合脱挥装置
，具体涉及一种液晶聚合物的制备装置及方法。

技术介绍

[0002]现热致性液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)的生产包含酰化和缩聚两个步骤，酰化步骤是将4
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羟基苯甲酸等单体与醋酐反应，使酚羟基转化为酰氧基，并产生副产物羧酸。缩聚步骤为该酰氧基与羧基反应生成酯键，同时脱去一分子羧酸作为副产物。由于羧酸的存在抑制缩聚反应的进行，所以需要对该乙酰化反应物进行脱挥，除去羧酸。在乙酰化步骤中，为尽量提高酚羟基转化率，往往使用略高于1当量的酸酐作为反应物。但即便如此，在反应混合物中仍存在少量未反应羟基。在现有的生产工艺中，考虑到成本和沸点，一般使用乙酸酐(醋酸酐)作为酰化剂，脱除醋酸作为副产物，故成为乙酰化。
[0003]现有乙酰化产物的脱挥工艺一般有如下三种：
[0004]第一种是直接进行升温，使大部分醋酸挥发，将醋酸蒸汽引入冷凝器进行醋酸回收。该方法具有装置简单的优点，但同时具有如下缺点。首先，醋酐被一同蒸馏除去，反应的转化率难以进一步提高。其次，简单蒸馏过程中，由于反应混合物中的不同单体具有不同的聚合活性，单体4
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乙酰氧基苯甲酸容易发生均聚，且这种均聚现象随着反应混合物在约170～220℃的温度区间的停留时间增加而加剧，这同时给液晶聚合物反应器的放大造成了显著的困难。另外，在简单蒸馏过程中，由于不同的单体沸点不同，容易形成不同程度的挥发，导致反应混合物中单体摩尔比发生变化。这种现象在涉及较低沸点的二酚类单体且聚合温度更高的I型工业化液晶聚合物制备中往往引起反应器气路堵塞和产物分子量低的问题。
[0005]第二种是借助精馏塔进行脱挥，该工艺中反应混合物位于塔釜，利用精馏塔达到选择性分离醋酸，而将醋酐保留，提高反应转化率的目的。这种方案主要是为了弥补第一种方案在反应转化率方面的不足，其通过增加精馏段减少醋酐的挥发，如此一来可以促进乙酰化反应的平衡正向移动。但由于精馏塔存在回流，其对于反应釜加热能力的要求甚至高于第一种方案，因此均聚的问题更为严重。另外，由于精馏过程中反应物的组成不断变化，精馏塔往往达不到其最高分离效率，塔内死体积中回流的醋酸不断沸腾带走热量也容易造成塔釜温度在精馏后期难以上升。
[0006]第三种是将反应物保压升温后再缓慢降压脱除醋酸。这种方案主要是为了弥补上述两种方案在引发均聚问题上的不足，其策略为将反应混合物在不脱除醋酸或仅少量脱除醋酸的情况下进行升温，使之升温至220℃以上，往往为240℃以上的温度，再在高温下通过简单蒸馏或精馏脱除醋酸进行反应。该方案的缺陷主要在于对反应器的性能要求较高，需要反应器具备一定的耐压能力，因此提高了设备的投资成本。同时，该技术需要将醋酸升温至高温进行脱除，加大了过程的能耗，高温醋酸对设备的腐蚀也较前两种方案更高。另外，该技术方案涉及到釜内压力的不断变化，在连续化制备液晶聚芳酯的技术中应用存在困难，难以满足连续制备液晶聚芳酯的要求。
[0007]因此，亟需提出一种液晶聚合物的制备装置及方法，以缓解在液晶聚合物制备过程中的乙酰化产物脱醋酸步骤，因物料在升温段停留时间长，而容易发生均聚的现象。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种液晶聚合物的制备装置及方法。
[0009]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0010]本申请提出了一种液晶聚合物的制备装置，包括：脱挥反应器、再热器、至少一个聚合反应器和至少一个酰化反应器；所述酰化反应器的液相出口与所述脱挥反应器的进料口连通，所述酰化反应器的气相出口、所述脱挥反应器的气相出口及所述聚合反应器的气相出口均与所述再热器的入口连通，所述再热器的出口与所述脱挥反应器的气相入口连通，所述脱挥反应器的液相出口与所述聚合反应器的进料口连通。
[0011]进一步地，上述的液晶聚合物的制备装置，其中，所述脱挥反应器包括：依次设置于壳体内的回流段、精馏段和提馏段；所述精馏段和所述提馏段之间设有进料口，所述回流段上部设有气相出口，所述提馏段的下部设有气相入口和液相出口。
[0012]进一步地，上述的液晶聚合物的制备装置，其中，所述精馏段包括：板式塔或填料塔。
[0013]进一步地，上述的液晶聚合物的制备装置，其中，还包括：溶解釜，所述溶解釜的出口与所述酰化反应器的进料口连通。
[0014]进一步地，上述的液晶聚合物的制备装置，其中，所述酰化反应器和/或所述溶解釜内设有搅拌器。
[0015]进一步地，上述的液晶聚合物的制备装置，其中，还包括：冷凝器和回收罐；所述冷凝器的入口与所述脱挥反应器的气相出口、所述再热器的入口连通，所述冷凝器的出口与所述回收罐连通。
[0016]本申请还提出了一种液晶聚合物的制备方法，采用上述的液晶聚合物的制备装置，所述制备方法包括如下步骤：
[0017]步骤1)将反应物称量后混合，再加入酰化试剂和催化剂进行溶解，得到反应溶液；
[0018]步骤2)反应溶液经酰化反应器进行酰化反应，再经脱挥反应器进行脱挥后，进入聚合反应器进行缩聚反应，得到聚合物熔体；
[0019]步骤3)将聚合物熔体冷却后破碎造粒。
[0020]进一步地，上述的液晶聚合物的制备方法，其中，所述酰化反应器中物料温度在100～160℃。
[0021]进一步地，上述的液晶聚合物的制备方法，其中，所述脱挥反应器的进料口的温度为120～180℃。
[0022]进一步地，上述的液晶聚合物的制备方法，其中，所述聚合反应器的进料口温度大于等于220℃。
[0023]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0024]本申请利用脱挥反应器对反应物进行快速脱挥，相较现有技术，本申请在发生均聚温度区停留的时间更短，有效缓解均聚现象的发生；利用再热器，将酰化反应器及脱挥反
应器中产生的醋酸蒸汽再度加热，形成过热醋酸蒸汽后，再通入脱挥反应器，利用过热醋酸蒸汽的高温继续进行脱挥，气相醋酸分压较大，有利于抑制均聚现象，同时还达到节能降耗的效果。
[0025]本申请能够连续进料、连续出料，适用于半连续或全连续制备液晶聚合物的工艺；本申请反应过程均可采用常压，脱挥反应器可采用玻璃或陶瓷等惰性无机非金属材质，建设成本相对于采用加压保留醋酸避免均聚的策略更为低廉；本申请温度变化主要在脱挥反应器中，其余反应装置基本保持操作温度恒定，操作和设计上相对于现有技术难度较低。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0027]图1：本申请一实施例中液晶聚合物的制备装置的示意图；
[0028]图2：本申请实施例4的脱挥反应器的模拟装置示意图；
[0029]图中：溶解釜1、第一酰化反应器2、第二酰化反应器3、脱挥反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶聚合物的制备装置，其特征在于，包括：脱挥反应器、再热器、至少一个聚合反应器和至少一个酰化反应器；所述酰化反应器的液相出口与所述脱挥反应器的进料口连通，所述酰化反应器的气相出口、所述脱挥反应器的气相出口及所述聚合反应器的气相出口均与所述再热器的入口连通，所述再热器的出口与所述脱挥反应器的气相入口连通，所述脱挥反应器的液相出口与所述聚合反应器的进料口连通。2.根据权利要求1所述的液晶聚合物的制备装置，其特征在于，所述脱挥反应器包括：依次设置于壳体内的回流段、精馏段和提馏段；所述精馏段和所述提馏段之间设有进料口，所述回流段上部设有气相出口，所述提馏段的下部设有气相入口和液相出口。3.根据权利要求2所述的液晶聚合物的制备装置，其特征在于，所述精馏段包括：板式塔或填料塔。4.根据权利要求1至3任一项所述的液晶聚合物的制备装置，其特征在于，还包括：溶解釜，所述溶解釜的出口与所述酰化反应器的进料口连通。5.根据权利要求4所述的液晶聚合物的制备装置，其特征在于，所述酰化反应器和/或所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金纪阳，朱文祥，赵晨霞，
申请(专利权)人：浙江海利得新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：