[發明專利]一種用于芳綸1414連續聚合的對苯二胺溶解系統及方法

有效

• 申請號: 201911081964.2
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110684192B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 崔曉靜;孫潛;王昕玥;毛亞麗;汪健
• 申請（專利權）人: 藍星（成都）新材料有限公司
• 主分類號: C08G69/32
• 分類號: C08G69/32;C08G69/28;D01F6/60
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

本發明公開了一種用于芳綸1414連續聚合的對苯二胺溶解系統及方法，屬于人造纖維生產設備技術領域。通過對苯二胺儲罐、溶劑儲罐、靜態混合器、混合罐、保溫裝置及氮封裝置等設置，首先，在靜態混合器中，將精餾后處于熔融態的對苯二胺與特定壓力的溶劑預混合，產生細小微粒的預混料；其次，在混合罐中，將對苯二胺與溶劑再混合，促使對苯二胺在混合罐內快速溶解，形成濃度大于5%的對苯二胺溶液，同時有效避免對苯二胺被氧化，并保證聚合物質量和制備效率；本系統結構簡單、方便及實用。

技術領域

本發明涉及一種溶解系統及方法，尤其涉及一種用于芳綸1414連續聚合的對苯二胺溶解系統及方法，屬于人造纖維生產設備技術領域。

背景技術

芳綸1414，又稱為聚對苯二甲酰對苯二胺聚合物（PPTA），是一種采用低溫溶液縮聚反應合成的高分子聚合物。美國杜邦公司于1965年利用PPTA/H₂SO₄溶液的液晶行為，以干噴濕紡法獲得了高性能聚對苯二甲酰對苯二胺纖維。該纖維具有高耐熱性、高抗拉強度、高絕緣性、耐化學腐蝕性、高壓縮性及高抗彎強度，且熱收縮和蠕變性能穩定，被作為特種纖維和復合材料，其在航天、航空、交通、通訊等領域均得以應用，具體用于防彈成品、土木工程、復合材料、傳送帶及摩擦密封材料等。

制備聚對苯二甲酰對苯二胺的聚合反應如下所示：

目前，芳綸1414的制備技術是采用低溫縮聚工藝，即將參加聚合反應的單體對苯二胺（PPDA）溶解于有機溶劑中，與對苯二甲酰氯（TPC）發生縮聚反應，有機溶劑作為反應的介質，兩種反應單體在該溶劑體系中反應生成高分子聚合物并在溶劑中不斷析出。其中，在此過程中的一個技術難點是：如何將單體對苯二胺溶解于有機溶劑中。

對苯二胺在常溫下，為塊狀晶體，表面堅硬，質地緊密，與空氣接觸極易被氧化，且易吸收空氣中的水分；對苯二胺在有機溶劑中的溶解度極小，且溶解速度慢。在現有常規的對苯二胺溶解于有機溶劑的方法中，存在如下問題：

一、直接將對苯二胺晶體直接加入至有機溶劑中并通過攪拌溶解，但其很難將對苯二胺完全溶解，并達到所需的濃度（大于5%）；

二、若將對苯二胺晶體破碎為粉末，再進行加料溶解，但這使得對苯二胺粉末的氧化速度更快、吸水更快，嚴重影響芳綸1414產品質量，比如：氧化后的對苯二胺顏色為黑色，是一種著色劑，極微量的對苯二胺被氧化都會造成芳綸聚合物顏色灰暗，用這種聚合物制備的芳綸纖維顏色也非常差，在很多領域不能使用；又比如：芳綸聚合體系對水分要求非常高，水分子能夠使高分子聚合物失去活性，聚合物分子量低，達不到紡絲要求，通常需聚合系統內水分控制在50PPM以下，故直接采用晶體或粉體加料在控制水分上非常難，且需要采用極復雜的密封加料系統；

三、將對苯二胺晶體破碎為粉末，在加料過程中還會嚴重污染環境；

四、由于對苯二胺在常溫下為晶體，熔點為141℃，將熔融態的對苯二胺加入至溶劑中進行溶解，理論上能夠加快溶解速度，但是在實施上難度極大。首先，熔融態的對苯二胺氧化速率會急劇增加，微量空氣就可以破壞整個溶解系統，導致對苯二胺被氧化，溶液顏色發生異常；其次，熔融態的對苯二胺在加入至只有溶劑的儲罐或者反應罐中時，與溫度較低的溶劑接觸，甚至在空中時，熔融態對苯二胺都會冷卻凝固，變為固態苯二胺，最終而無法有效與溶劑進行混合溶解，且若溶解系統提高溫度，有機溶劑在高溫下易出現蒸發、分解及燃燒等風險。

于2016年04月18日公開了一種公開號為CN105688706A，名稱為“一種對苯二胺的連續溶解裝置及方法”的專利文獻，其中，公開了：屬高分子合成技術領域，涉及一種對苯二胺的連續溶解裝置及方法，特別涉及一種對位芳綸纖維用樹脂連續聚合過程中單體對苯二胺的連續溶解裝置及方法，即以PPD連續溶解來代替常用的間歇式溶解，從而使PPTA聚合的所有過程都是連續操作，進而不僅保證了樹脂分子量的穩定性，而且實現了樹脂色澤的一致性。但是在技術方案中，涉及的對苯二胺原料為粉料，這并不能有效保證對苯二胺的有效溶解。