[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)聚醚酰亞胺的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380063862.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN105121511A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布賴恩·斯泰加爾;羅伯特·韋林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沙特基礎(chǔ)全球技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C08G73/10
• 分類號(hào): C08G73/10
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 張英;宮傳芝

背景技術(shù)

聚醚酰亞胺是獨(dú)特的聚合物，其表現(xiàn)出優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，包括高的耐熱性、獨(dú)特的強(qiáng)度和優(yōu)異的加工性能。

已經(jīng)公開了多種制備聚醚酰亞胺的方法。特別引起興趣的兩種方法是所謂的熔融聚合法和溶液聚合法。

溶液聚合通常是這樣進(jìn)行，通過使芳香族雙(醚酐)和有機(jī)二胺在高溫下在惰性溶劑中通過經(jīng)由二胺的親核攻擊的酐的開環(huán)反應(yīng)以形成酰胺-酸聚合物。隨后通過除去水形成聚醚酰亞胺。利用該方法，通常通過共沸蒸餾除去反應(yīng)中的水。

盡管已經(jīng)有效地利用前述方法來生產(chǎn)高質(zhì)量的聚醚酰亞胺，但是它們具有某些缺點(diǎn)。

由于在反應(yīng)物料的溫度下反應(yīng)中的水立即變成蒸氣，任何反應(yīng)速率的增加會(huì)導(dǎo)致包含在反應(yīng)器中溶液內(nèi)的水蒸氣更劇烈地釋放。因此，隨著反應(yīng)速率增加，水蒸氣釋放變得越來越強(qiáng)烈。因此，需要控制溶液聚合反應(yīng)的速率以防止反應(yīng)器內(nèi)容物的過量發(fā)泡從而避免反應(yīng)器內(nèi)容物逸出流入相關(guān)的反應(yīng)器管線和處理裝置。

因此，一直需要一種有效的方法用于生產(chǎn)高質(zhì)量的聚醚酰亞胺。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開了用于制備聚醚酰亞胺的方法，該方法包括用液體反應(yīng)溶劑、雙酚A二酐、間-苯二胺和選自鄰苯二甲酸酐和苯胺的鏈終止劑裝填反應(yīng)器，將干燥的惰性氣體流引入液體反應(yīng)器內(nèi)容物的表面之下，以及通過將惰性氣體分散于液體反應(yīng)器的內(nèi)容物中并且從反應(yīng)器的頂部空間排除惰性氣體和水而擇性地從反應(yīng)器選除去水。

本文還公開了一種方法，其中，間-苯二胺以這樣的速率加入使得產(chǎn)生足夠的反應(yīng)速率以便以一速率釋放來自獲得的反應(yīng)中的水，該釋放水的速率在缺少干燥的惰性氣體流的情況下導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)容物的過量發(fā)泡。

本文公開了包含雙酚A二酐、間苯二胺和選自鄰苯二甲酸酐和苯胺的鏈終止劑的液體反應(yīng)混合物，所述混合物進(jìn)一步包含分散于其中的干燥惰性氣體，該氣體的量足以防止由于縮合中的水的蒸發(fā)導(dǎo)致的混合物發(fā)泡。

該方法存在數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括更快的反應(yīng)時(shí)間并且降低由于發(fā)泡引起的反應(yīng)器內(nèi)容物的損耗。

附圖說明

圖1是具有攪拌器2、螺旋折流板3、氮噴射(nitrogensparge，氮噴射器)4，和氮?dú)獾臍馀?的聚合物反應(yīng)容器1的示意性側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明部分地基于以下發(fā)現(xiàn)：通過使用特定條件用于在聚合條件過程中，在升高的溫度下將惰性氣體引入反應(yīng)混合物，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)之前沒有的優(yōu)點(diǎn)，例如更有效地除水，產(chǎn)生更少的泡沫。

優(yōu)選地，反應(yīng)在升高的溫度下在來自氮?dú)獾膲毫ο掳l(fā)生于鄰二氯苯(ODCB)中。將間苯二胺加入至攪拌的5000加侖(18927升)反應(yīng)器中的雙酚A二酐、鏈終止劑和鄰二氯苯混合物。該初始內(nèi)容物通常占反應(yīng)器體積的約50％。由于反應(yīng)物料的溫度，形成的水立即變成蒸氣。該蒸氣不能立即從反應(yīng)溶劑中逸出，并且使反應(yīng)器內(nèi)容物發(fā)泡。盡管在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中可以包括反應(yīng)器中的另外的蒸氣空間以允許反應(yīng)的發(fā)泡的性質(zhì)，反應(yīng)的速率和泡沫的產(chǎn)生對(duì)可以添加間苯二胺的快慢程度施加了限制并且延長(zhǎng)了整批循環(huán)時(shí)間。

本發(fā)明發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過將惰性氣體噴射進(jìn)入反應(yīng)容器的下部，優(yōu)選以將惰性體的氣泡分散至整個(gè)反應(yīng)器的方式，改進(jìn)聚醚酰亞胺的溶液聚合的方法。惰性氣體的氣泡有助于水蒸氣的運(yùn)動(dòng)逸出反應(yīng)溶液并且減少反應(yīng)容器的發(fā)泡。這反過來使得反應(yīng)速率提高并且縮短了生產(chǎn)給定大小的批量聚醚酰亞胺所需的反應(yīng)時(shí)間。

以選定的速率引入惰性氣體以除去由反應(yīng)釋放的水蒸氣并且降低反應(yīng)器中的發(fā)泡。一般以約10至約100標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分(scf/m)[283升/分至2830升/分]；通常約10至約50scf/m/m[283升/分至1415升/分]；優(yōu)選約20scf/m[566升/分]的速率引入惰性氣體；惰性氣體噴射可以在反應(yīng)容器內(nèi)的單個(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)引入。在反應(yīng)容器中，容器裝有混合輔助裝置(blendingaid)，如機(jī)械攪拌器或攪動(dòng)器，惰性氣體優(yōu)選引入混合輔助裝置水平以下。混合輔助裝置隨后將反應(yīng)器內(nèi)的惰性氣體的氣泡分散并且提供局部液體/氣體界面用于從反應(yīng)混合物中釋放水蒸氣。

本專利申請(qǐng)中公開了各種數(shù)值范圍。因?yàn)檫@些范圍是連續(xù)的，它們包括最小值和最大值之間的每個(gè)值。除非另外明確說明，本申請(qǐng)中規(guī)定的各種數(shù)值范圍都是近似值。涉及相同組分或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)包括端點(diǎn)并且可獨(dú)立地組合。