【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚酰胺，具体涉及一种半芳香族聚酰胺及其制备方法和装置。
技术介绍
1、聚酰胺是指主链含有酰胺键(-conh-)的一类聚合物。由于酰胺键的存在，聚酰胺分子链间存在较强的氢键作用，氢键的存在促进了聚酰胺树脂的结晶，同时增强了聚酰胺分子链间的相互作用，因而聚酰胺树脂具有良好的力学性能、耐磨性能、耐化性能等。聚酰胺树脂通常以管材、型材、制件、薄膜或纤维等形式应用于多种领域，例如汽车、电子电器、建筑建材、照明、航空航天领域等。
2、由于含有大量脂肪结构，导致常见的聚酰胺树脂熔点较低，限制了其在高温领域的应用。通过部分引入芳香结构，例如对苯二甲酸，可进一步提高聚酰胺树脂的熔融温度，从而提高聚酰胺树脂的使用温度。由于该类聚合物较普通尼龙树脂具有更高的热稳定性和熔点，因此将其称为高温聚酰胺或高温尼龙(htpa)。由于htpa更好的热稳定性，htpa常应用于需要耐受高温的领域，例如汽车发动机周边及电子电器领域，尤其是应用于无铅条件下的焊接操作。
3、由于半芳香族聚酰胺具有更高的熔点，通常大于300℃，因此半芳香族聚酰胺一般无法通过类似pa66或pa6的聚合工艺来合成。传统的半芳香族聚酰胺一般先采用溶液成盐缩聚工艺，在高温高压条件下预聚，通过水的逐步排除，促使聚合反应向生成高分子量方向进行。待聚合度达到一定程度，获得预聚物，预聚物通过进一步固相聚合或熔融聚合得到高分子量的半芳香族聚酰胺树脂。依据后缩聚的实施方式不同，一般将半芳香族聚酰胺的合成工艺分为固相聚合工艺和熔融缩聚工艺。
4、传统的固相缩聚反
5、如us4831108、us6759505、us3960820所述，当采用反应釜与挤出机或类似的自清洁反应设备进行熔融聚合时，在反应釜与挤出机之间往往会增加管式闪蒸设备，来实现预聚物体系的压力降低和水汽分离。但对于半芳香族聚酰胺来讲，采用管式闪蒸设备在间歇操作过程中，每次反应结束后，管式反应设备的内壁残料在高温条件下结焦碳化，引发再次生产的产品质量的恶化，导致每次使用时需要彻底清洗管式闪蒸设备，而此类设备因管径很小而很难彻底清理。
6、cn102477219中，将预聚物通入挤出机中进行增粘并挤出造粒。由于预聚物从反应釜中排出后，此时的预聚物中仍然含有大量水汽，加之熔融聚合产生的水汽，导致挤出机真空口溢料，增大了该方案在实际应用中的困难。挤出机的挤出增粘效果除了与挤出机的工艺设定条件有关外，还与挤出机的喂料速率有很大的关系。在相同挤出工艺条件下，喂料速率越小，挤出增粘效果越强，因此为保证产品的品质稳定，挤出机的喂料速率要能维持恒定才能保证产品品质的稳定。cn102477219中并没有给出详细的实施和控制恒定喂料速率的方案，无法根据其方案实现合理的增粘并挤出造粒。
7、因此，需要提供一种制备半芳香族聚酰胺的制备方法，解决聚合物因水汽含量太多而引发的挤出机真空口溢料的问题，同时解决挤出机的喂料速率不稳定，影响增粘效果的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种半芳香族聚酰胺及其制备方法和装置，通过将半芳香族聚酰胺预聚物引入到挤出机中，简化了半芳香族聚酰胺的制备过程，省去了复杂的物料转移和处理过程，预聚物中的水汽通过挤出机喂料口上游的排气口排出，完成了绝大多数的水汽与预聚物的分离作业，减少了预聚物因水汽含量太多而引发的挤出机喂料口下游真空排气口溢料的问题。同时，通过增加控制阀和计量装置来控制预聚物的喂料速率，使挤出机的喂料速率维持稳定，从而保证了挤出增粘效果的稳定，所得半芳香族聚酰胺产品的融指及粘度控制更加稳定。
2、本专利技术的技术方案为：
3、第一方面，公开了一种半芳香族聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：
4、1)成盐阶段：将二元羧酸单体、二元胺单体、封端剂、催化剂、抗氧剂、消泡剂和水加入到成盐反应釜中，搅拌条件下在30-110℃下进行成盐反应，得到尼龙盐溶液；
5、2)预聚阶段：将尼龙盐溶液转移至聚合反应釜，通过惰性气体吹扫、惰性气体充排、常压/减压排气或真空方式，将聚合反应釜内空气排空，升温至200-300℃，在0.5-5mpa压力下进行聚合反应，得到预聚物；聚合反应是指将二元酸单体与二元胺单体形成的尼龙盐、去离子水、催化剂和封端剂在200-300℃温度下，0.5-5mpa的压力下，通过不断将反应容器中水汽释放，将反应向聚合反应方向推进，得到具有一定分子量的半芳香族聚酰胺预聚物。
6、3)挤出增粘：将预聚物通过聚合反应釜釜底排出，经控制阀和计量装置喂料至挤出机，聚合反应釜出料至挤出机管路采用封闭管路，预聚物出料过程中产生的大量蒸汽通过挤出机喂料口上游的上游排气口排出，将预聚物与蒸汽分离，预聚物进入挤出机，在280-350℃下，完成半芳香族聚酰胺的熔融增粘，得到半芳香族聚酰胺，其中计量装置为可以定量输送物料的装置，本申请中采用市售的常见装置。
7、优选的，所述二元羧酸单体为含有4-36个碳原子的二元羧酸单体，包括脂肪族二羧酸单体和/或芳香族二羧酸单体，诸如丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸、十二烷二羧酸、十三烷二羧酸、十四烷二羧酸、十五烷二羧酸、十六烷二羧酸、十七烷二羧酸、十八烷二羧酸、十九烷二羧酸、二十烷二羧酸、2-甲基己二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二乙基丁二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、二聚体酸、顺式和/或反式环己烷-1,2-二羧酸、顺式和/或反式环己烷-1,3-二羧酸、顺式和/或反式环己烷-1,4-二羧酸、顺式和/或反式环戊烷-1,2-二羧酸、顺式和/或反式环戊烷-1,3-二羧酸、2-甲基戊二酸中的一种或多种；芳香结构二羧酸单体诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-奈二甲酸、2,7-奈二甲酸、1,4-奈二甲酸、1,4-亚苯基二氧基二乙酸、1,3-亚苯基二氧基二乙酸、2,2’-联苯二甲酸、4,4’-氧化双(苯甲酸)、二苯基甲烷-4,4’-二羧酸、二苯基砜-4,4’-二羧酸、4,4’-联苯二羧酸、呋喃二甲酸及其组合；所述二元胺单体为含有2-36个碳原子的二元胺单体，包括脂肪族二元胺单体和/或芳香族二元胺单体，包括脂肪结构二元胺单体、脂环结构二元胺单体和/或芳香结构二元胺单体。诸如乙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一碳二胺、1,12-十二碳二胺、1,13-十三碳二胺、1,14-十四碳二胺、1,15-十五碳二胺、1,16-十六碳二胺、1,17-十七碳二胺、1,18-十八碳二胺、1,19-十九碳二胺、1,2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸单体为含有4-36个碳原子的二元羧酸单体，包括脂肪族二羧酸单体和/或芳香族二羧酸单体；
3.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述封端剂为脂肪结构单羧酸化合物、脂环结构单羧酸化合物、芳香结构单羧酸化合物、脂肪结构单胺化合物、脂环结构单胺化合物和芳族单胺化合物中的一种或多种，封端剂的用量为聚合单体总重量的0.01-10wt％。
4.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，步骤1)中成盐阶段是在惰性氛围下进行，惰性氛围为氮气或水蒸气，成盐阶段还可以加入催化剂和消泡剂。
5.如权利要求4所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，催化剂为无机和/或有机磷、锡或铅化合物及其混合物；催化剂的用量为聚合单体总重量的0.0001-5wt％。
6.如权利要求4所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚型、有机硅型和聚醚改性有机硅型消泡剂，消泡剂的加
7.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，步骤1)中的成盐反应釜和步骤2)中的聚合反应釜(6)为同一台设备或多台。
8.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，步骤2)的聚合反应釜(6)为单台或者多台串联。
9.如权利要求1-8任意一项所述的半芳香族聚酰胺的制备方法制备的半芳香族聚酰胺，其特征在于，其熔点为250-350℃。
10.如权利要求1-8任一项所述的半芳香族聚酰胺的制备方法采用的装置，其特征在于，包括成盐反应釜(3)、聚合反应釜(6)和挤出机(11)，成盐反应釜(3)设置有加料口(1)、搅拌电机一(2)，成盐反应釜(3)底部出料口通过尼龙盐输送管线(5)与聚合反应釜(6)连接，成盐反应釜(3)底部设置有底阀(4)；聚合反应釜(6)设置有搅拌电机二(7)、排气管路和控制阀(9)，排气管路上设置有排气阀(8)，控制阀(9)与计量装置(10)连接，计量装置(10)与挤出机(11)连接，挤出机(11)上设置有上游排气口(12)和下游真空排气口(13)。
...【技术特征摘要】
1.一种半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸单体为含有4-36个碳原子的二元羧酸单体，包括脂肪族二羧酸单体和/或芳香族二羧酸单体；
3.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述封端剂为脂肪结构单羧酸化合物、脂环结构单羧酸化合物、芳香结构单羧酸化合物、脂肪结构单胺化合物、脂环结构单胺化合物和芳族单胺化合物中的一种或多种，封端剂的用量为聚合单体总重量的0.01-10wt％。
4.如权利要求1所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，步骤1)中成盐阶段是在惰性氛围下进行，惰性氛围为氮气或水蒸气，成盐阶段还可以加入催化剂和消泡剂。
5.如权利要求4所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，催化剂为无机和/或有机磷、锡或铅化合物及其混合物；催化剂的用量为聚合单体总重量的0.0001-5wt％。
6.如权利要求4所述的半芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚型、有机硅型和聚醚改性有机硅型消泡剂，消泡剂的加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：程圣利，常山林，谭丁系印，孙学德，田华，
申请(专利权)人：山东广垠新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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