[發明專利]一種利用雙螺桿擠出反應制備聚酰胺樹脂的方法

有效

• 申請號: 201911191732.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110922585B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉玉峰;曹凱凱;易勇;宋志成;楊佑;劉含茂;楊海洋;張志軍;王國華
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08G69/28
• 分類號: C08G69/28;C08G69/32;C08G69/26
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種利用雙螺桿擠出反應制備聚酰胺樹脂的方法：將二酰氯、二胺、有機溶劑和含有縛酸劑的水溶液加入到雙螺桿反應擠出裝置中進行反應，洗滌、干燥、收集打包，得到聚酰胺樹脂。本發明還公開了另外一種制備方法：先將二酰氯、二胺、有機溶劑加入到雙螺桿反應擠出裝置預縮聚，然后加入含縛酸劑水溶液再縮聚，洗滌、干燥、收集打包，得到聚酰胺樹脂。本發明結合界面縮聚的特點，采用可連續化批量生產的雙螺桿反應擠出制備了高純度聚酰胺樹脂，不僅克服了目前工業上低溫溶液縮聚法制備芳香族聚酰胺及其共聚物中溶劑和小分子鹽等難以脫除而影響后續加工及產品性能的不足，工藝簡單、環保、成本較低，且易于實現連續批量化穩定生產。

技術領域

本發明屬于化工材料領域，尤其涉及一種利用雙螺桿擠出反應制備高純度高性能聚酰胺樹脂的方法。

背景技術

芳香聚酰胺及其共聚物特殊的化學結構賦予其獨特的耐高低溫、高模高強、電氣絕緣、化學穩定等性能，因而在高性能高分子材料中占據舉足輕重的地位。目前，工業上最常用的制備芳香聚酰胺及其共聚物的方法是以芳香二酰氯與芳香二胺為原料，通過低溫溶液縮聚來制備。

采用低溫溶液縮聚法，不可避免會產生副反應，且中和副產物鹽酸會產生大量的無機鹽、雜質和溶劑難以去除，從而影響后期加工及產品的性能。美國杜邦公司在上個世紀六十年代提出了聚酰胺界面縮聚(US3006899)，可得到高純的聚酰胺樹脂，日本帝人公司在此基礎上進行了工藝改進與完善(US3640970)，并在此基礎上，通過添加增強材料(碳纖維、芳綸纖維等)制備了芳香聚酰胺模塑粉(US4725392)，但一直以來，國內對芳香聚酰胺及其共聚物的制備研究多集中在低溫溶液縮聚，關于界面縮聚的報道極少，僅長春工業大學敖玉輝采用與帝人相似的方法進行了報道(界面縮聚法制備間苯二甲酰間苯二胺的研究，高分子材料科學與工程，2012年12期)。2017年，東華大學胡祖明等申請了采用間苯二甲酰間苯二胺溶液霧化制備高純度聚酰胺顆粒的方法(一種聚間苯二甲酰間苯二胺溶液顆粒的霧化制備方法，CN201711169454.1)，但此方法工藝復雜、對設備要求高、成本較高。

采用界面縮聚法可以克服低溫溶液聚合的不足，得到純度較高的聚酰胺樹脂，但常規的一步界面縮聚法因傳質傳熱等導致無法批量化得到高分子量芳香聚酰胺及其共聚物，且對攪拌等諸多工藝條件敏感，不利于穩定的工業化生產。迄今為止，芳香聚酰胺樹脂的界面縮聚反應相關報道均為實驗室小試，關于界面縮聚批量化生產方法與設備尚未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種可連續化批量生產的雙螺桿反應擠出制備高純度高性能聚酰胺樹脂的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種利用雙螺桿擠出反應制備聚酰胺樹脂的方法，將二酰氯、二胺、有機溶劑和含有縛酸劑的水溶液分別從不同加料口加入到雙螺桿反應擠出裝置中，在-15～40℃、螺桿轉速100～800rpm反應30s～10min，得到聚酰胺樹脂懸浮液；然后將所得聚酰胺樹脂懸浮液洗滌、干燥、收集打包，得到聚酰胺樹脂。水相(二胺)與油相(酰氯)直接在界面上發生縮聚，并通過水相的縛酸劑吸收副產物鹽酸來促進反應的進行，分子量提高。

本發明的另一種技術方案是：一種利用雙螺桿擠出反應制備聚酰胺樹脂的方法，將二酰氯、有機溶劑、二胺按計量分別從不同加料口加入到雙螺桿反應擠出裝置，在-15～40℃、螺桿轉速100～500rpm預縮聚10s～3min，然后在雙螺桿反應擠出裝置中段與加入含縛酸劑水溶液混合，在-15～40℃、300～800rpm螺桿轉速下再縮聚30s～8min，得到聚酰胺樹脂懸浮液；然后將所得聚酰胺樹脂懸浮液洗滌、干燥、收集打包，得到聚酰胺樹脂。酰氯和二胺在有機溶劑中先發生預縮聚，然后與含有縛酸劑的水混合，縛酸劑吸收副產物鹽酸，促使預聚物的界面縮聚，從而得到高分子量聚酰胺。