[實(shí)用新型]用作制備聚乳酸的聚合裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620074581.4
• 申請(qǐng)日: 2006-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN200967792Y
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常熟市長江化纖有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/78
• 分類號(hào): C08G63/78;C08G63/06
• 代理公司: 常熟市常新專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 朱偉軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用作制備聚乳酸的聚合裝置，屬于高分子材料的聚合反應(yīng)裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚乳酸是以可再生淀粉或葡萄糖作為初始原料，經(jīng)過多道制備流程最終聚合而成的可降解高分子新材料，美國于2002年正式工業(yè)化生產(chǎn)，商品名為PLA，目前我國處于研發(fā)中試階段，尚未進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。

制備聚乳酸需要使用高分子材料的聚合反應(yīng)裝置或稱聚合裝置，作為聚合反應(yīng)裝置，目前較為常見的有以下幾種：

1、立式垂直攪拌反應(yīng)器，這種反應(yīng)器的不足之一，需要消耗較大的攪拌動(dòng)能；之二，在高真空狀態(tài)下攪拌軸密封經(jīng)常出現(xiàn)故障；之三，蒸發(fā)面積有限，雖然通過攪拌上下翻動(dòng)，但膜面更新十分有限，且不均勻，無法將非聚合物單體充分去除；之四，僅能適用于間隙聚合，而無法用于連續(xù)聚合，因?yàn)槿绻糜谶B續(xù)聚合，物料在反應(yīng)器內(nèi)熱歷史無法保證基本一致，而如果停留時(shí)間較長，則易造成熱降解。

2、臥式水平攪拌型反應(yīng)器，該反應(yīng)器優(yōu)于立式攪拌反應(yīng)器，目前廣泛用于聚酯聚合生產(chǎn)，存在的欠缺是攪拌動(dòng)力很大，密封難度大，雖然反應(yīng)器內(nèi)圓盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中帶動(dòng)物料不斷更新膜面，具有較大的蒸發(fā)面積，但由于攪拌軸冗長，并且圓盤外邊與反應(yīng)器內(nèi)壁間隙大，故物料在反應(yīng)器內(nèi)熱歷史的一致性并不理想，且造價(jià)高。

3、帶攪拌立式刮板薄膜蒸發(fā)型反應(yīng)器，優(yōu)點(diǎn)是該反應(yīng)器具有較大的蒸發(fā)面積，不足是聚合物沿反應(yīng)器筒壁垂直落流，對(duì)于高粘度物料，在最外面容易結(jié)團(tuán)離開壁面直落底部，造成物料流短路，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)刮板作用下，雖然刮板端面有導(dǎo)流槽，但大量積聚在刮板端部的物料很容易結(jié)團(tuán)直接落入底部，造成短路，無法保證物料在反應(yīng)器內(nèi)熱歷史的一致性。

4、雙螺桿型反應(yīng)器，該反應(yīng)器對(duì)于某些要求反應(yīng)時(shí)間特短的聚合物具有使用上的針對(duì)性，但是，物料在反應(yīng)過程中很難除去非聚合物單體，即便采用帶排氣口的雙螺桿反應(yīng)器，也是收效甚微，同時(shí)，雙螺桿旋轉(zhuǎn)剪切容易破壞聚合物已形成的分子鏈。

由于聚乳酸的聚合反應(yīng)特點(diǎn)，時(shí)間較其它高分子材料相對(duì)較長，而且可聚物內(nèi)的非聚合單體較多，需要足夠的蒸發(fā)面積、充分的表面更新，因此上述提及四種反應(yīng)裝置均不具有優(yōu)勢(shì)。

申請(qǐng)人進(jìn)行了檢索，檢知有涉及制備芳族聚碳酸酯方法和聚合裝置，其授權(quán)公告號(hào)為CN1160395C、CN1126773C、CN1078219C。這三項(xiàng)專利所提到的聚合裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括頂部具進(jìn)料口11而下部具出料口12的筒體1，固設(shè)在筒體1內(nèi)并且偏筒腔上部的用于接應(yīng)由進(jìn)料口11引及的料液并將所引及的料液進(jìn)行分配的料液分配器2，懸固在料液分配器2上的用于將料液分配器2分配而至的料液導(dǎo)引到出料口11的并且采用金屬絲編織而成的網(wǎng)格狀的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3或采用板片并在板片上開孔的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3。這種聚合裝置的優(yōu)點(diǎn)是能用于制備聚碳酸酯，且為非攪拌型，通過作為反應(yīng)器的筒體1內(nèi)的至少一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3向下垂直延伸，聚合物進(jìn)入筒體1，液相狀自上而下，貼著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3的面靠自重下落；具有很大的蒸發(fā)面積且無攪拌動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低。存在的弊端，首先，由于這種聚合裝置內(nèi)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3為整枚的網(wǎng)狀或孔板狀，均為垂直設(shè)置，向下延伸，因此，當(dāng)物料貼著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3向下流落時(shí)，由于粘度在不斷提高，當(dāng)壁面最外層物料結(jié)團(tuán)，自重力大于內(nèi)層物料的粘附力時(shí)就會(huì)脫離導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3的壁面成自由落體，直落筒體1的底部，造成物料流的短路，影響乃至改變物料熱歷史的一致性；其次，沒有熱媒、冷媒引入筒體1進(jìn)行主動(dòng)加熱或冷卻，在高真空狀態(tài)下，只能依靠物料自身帶入熱量，因此，對(duì)于熱敏性較強(qiáng)的聚合物無法滿足工藝要求。鑒此，上述聚合裝置的結(jié)構(gòu)無法借鑒于用作制備聚乳酸的聚合裝置。

申請(qǐng)人還檢知有中國專利授權(quán)公告號(hào)CN2641046Y所公開的一種乳酸直接縮聚制備聚乳酸的聚合反應(yīng)裝置，首先，該裝置系實(shí)驗(yàn)裝置范疇，難于應(yīng)用到工業(yè)上；其次，只能是用于間隙聚合，而無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)聚合，向反應(yīng)器內(nèi)一次性投料后，開始慢慢升溫，系統(tǒng)內(nèi)開始工作，直至反應(yīng)結(jié)束關(guān)閉系統(tǒng)，然后出料，接著又重復(fù)上述過程。間隙聚合會(huì)使每一次得到的聚合物品質(zhì)存在差異，而且運(yùn)行成本高，正據(jù)于此，間隙聚合裝置在高分子材料反應(yīng)工程中尤其是工業(yè)化大生產(chǎn)中已基本被淘汰。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的首要任務(wù)是要提供一種能保障物料流不會(huì)出現(xiàn)短路、確保物料熱歷史一致性的用作制備聚乳酸的聚合裝置。

本實(shí)用新型的另一任務(wù)是要提供一種能在高真空狀態(tài)下能保障熱敏性較強(qiáng)的聚合物滿足聚合工藝要求的用作制備聚乳酸的聚合裝置。