專利名稱：一種生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)法生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，屬于纖維合 成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚間苯二甲酰間苯二胺是一種阻燃、耐高溫、耐腐蝕、電絕緣性能優(yōu)良的材料，在 制作高溫防火服、耐高溫過濾材料、耐高溫絕緣紙以及作為石棉代用品在制作耐磨材料、填 料等方面得到了廣泛地應(yīng)用。目前，生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺的方法主要有界面縮聚法和低溫溶液縮聚法兩 種，分別都有不少專利、文獻(xiàn)報(bào)道。界面縮聚法是將間苯二甲酰氯溶解在與水不相混合的有 機(jī)溶劑中，如苯、四氯化碳等，再將間苯二胺溶于水中，然后將上述兩種溶液高速混合，在兩 種液體界面上發(fā)生縮聚反應(yīng)。界面縮聚法(US3287324、US3640970)雖然能直接得到粉狀的 無鹽聚間苯二甲酰間苯二胺樹脂，但該法間歇操作，紡絲時(shí)需要將粉狀樹脂溶解到有機(jī)溶 劑中，同時(shí)根據(jù)紡絲工藝要求仍需要在溶劑中加入無機(jī)鹽作為助溶劑。低溫溶液縮聚是將間苯二胺和間苯二甲酰氯在有機(jī)溶劑中，在較低溫度下聚合制 備聚間苯二甲酰氯間苯二胺溶液的方法。低溫溶液縮聚法是目前采用的最多的方法，又分 為低鹽法和高鹽法。高鹽法紡絲溶液是先讓間苯二胺和等摩爾的間苯二甲酰氯在極性溶劑 中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，接著用氫氧化鈣中和而得。該溶液通過干法紡絲可得到性能良好的纖維， 但干法紡絲對(duì)環(huán)境不夠友好。用一般的濕法紡絲，因高鹽容易形成空洞，影響纖維強(qiáng)度，所 以直到近年來才出現(xiàn)用高鹽紡絲液進(jìn)行濕法紡絲的方法(CN1219986，CN1875133)。低鹽法 是先讓間苯二胺和大部分間苯二甲酰氯反應(yīng)生成低分子量的預(yù)聚物，然后加入干燥的液氨 中和反應(yīng)中生成的鹽酸，生成不溶于溶劑的氯化銨。過濾除去氯化銨后再進(jìn)一步加入剩余 的間苯二甲酰氯完成縮聚反應(yīng)，得到低鹽紡絲溶液。由于反應(yīng)需分兩步進(jìn)行，增加了工藝、 設(shè)備的難度。但紡絲難度較高鹽法低，絲的質(zhì)量也較好，在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。由于高鹽法和低鹽法的工藝完全不同，在現(xiàn)有技術(shù)中二者不能共用一套工藝流程 與設(shè)備。生產(chǎn)高鹽紡絲溶液和低鹽紡絲溶液需要兩套設(shè)備，設(shè)備投入較大，生產(chǎn)成本高。并 且無論是高鹽法還是低鹽法所采用的低溫溶液縮聚路線主要在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)所 產(chǎn)生的熱不易除去。特別在反應(yīng)后期隨著縮聚物粘度增大，給傳熱、傳質(zhì)帶來很大困難， 很難得到高分子量、高粘度的聚合物(即反應(yīng)得到的聚合物的比濃對(duì)數(shù)粘度較低，僅能達(dá)到 1.4左右)。而且所采用的工藝路線為間歇式，不能連續(xù)化。為了解決反應(yīng)放熱的問題，公開號(hào)為CN1443882A的中國專利公開了一種半連續(xù) 化雙螺桿制備聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，該方法用雙螺桿擠出機(jī)做主反應(yīng)器 生產(chǎn)低鹽紡絲溶液。雙螺桿擠出機(jī)是由兩根相互嚙合的螺桿組成，正向螺紋上含有反向螺 紋槽，因此物料可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到充分混合，可以較好地?fù)Q熱，從而可以相對(duì)提高產(chǎn)物的 分子量和縮聚物的均勻性。但由于雙螺桿反應(yīng)器是由相互嚙合的螺桿不斷將反應(yīng)原料向前擠出來實(shí)現(xiàn)物料混合的均勻性和迅速的換熱，而雙螺桿不能做得過長(一般為5 10m)，過 長則兩螺桿不能很好地相互嚙合。故雙螺桿擠出機(jī)一般只適于做快速反應(yīng)的反應(yīng)器。而合 成聚間苯二甲酰間苯二胺的反應(yīng)時(shí)間較長，一般為30 60min。由于受到雙螺桿長度的影 響，物料只能在雙螺桿擠出機(jī)中停留10 25min，這一停留時(shí)間不能保證聚合反應(yīng)的充分 進(jìn)行，因而獲得的聚合物的分子量難以得到有效提高，所得聚合物的比濃對(duì)數(shù)粘度較低。另 夕卜，該專利文獻(xiàn)中公開的制備聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法中，將間苯二胺和少 于等摩爾比的間苯二甲酰氯預(yù)聚合，用液氨中和預(yù)聚合產(chǎn)生的氯化氫并過濾除去氯化銨后 再進(jìn)一步加入剩余的間苯二甲酰氯完成縮聚反應(yīng)，得到低鹽紡絲溶液。由于過濾的過程中 會(huì)損失掉部分混合物料，這一部分原料是無法估量其值的，因而過濾后應(yīng)該加入的間苯二 甲酰氯的量，實(shí)際上是難以掌握的。因而，在反應(yīng)過程中間苯二胺和間苯二甲酰氯的量難以 控制在等摩爾比，無論是何種物質(zhì)過量，均會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)的終止，最終影響到生成的聚合物的 分子量
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中制備聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液所存在 的換熱效果差、物料停留時(shí)間短、生產(chǎn)的聚合物粘度較低的不足，提供一種換熱面積大、物 料停留時(shí)間長的聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液制備方法。本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提供 一種可連續(xù)化生產(chǎn)的制備聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法。本發(fā)明的制備方法既可 生產(chǎn)高鹽紡絲溶液，也可生產(chǎn)低鹽紡絲溶液，本發(fā)明的制備方法生產(chǎn)的紡絲溶液中聚合物 的粘度可達(dá)1.8 2. 1。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，包括以下步驟
(1)、備料按照間苯二胺(MPD)與間苯二甲酰氯(IPC)等摩爾比備料；
(2)、預(yù)縮聚按照MPD溶劑=1:8. 0 10. 7的重量比將MPD溶解于有機(jī)極性溶劑中， 將得到的MPD有機(jī)溶液加入到設(shè)有冷卻盤管的釜式反應(yīng)器，降溫至-15 -10°C，加入IPC 總量80 90%的IPC進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚反應(yīng)的時(shí)間為30 50min，溫度-15 0°C， 得到動(dòng)力粘度為50 100泊的預(yù)縮聚物；
所述有機(jī)極性溶劑為N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲 基-2-吡咯烷酮(NMP)。(3)、縮聚將步驟(2)所得預(yù)縮聚物和剩余的IPC經(jīng)混合器混合均勻后送入自清 式管式反應(yīng)器中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的溫度為_7 5°C，反應(yīng)停留時(shí)間為30 60min。(4)、中和將步驟(3)所得縮聚物送入雙螺桿捏合機(jī)，加入氫氧化鈣或/和氫氧化 鈉進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的溫度為50 80°C，反應(yīng)時(shí)間為1 lOmin。(5)、過濾借助雙螺桿捏合機(jī)的擠出壓力，將步驟(4)所得中和反應(yīng)產(chǎn)物送入過 濾器中強(qiáng)制過濾，濾去氯化鈉或(和)雜質(zhì)，得到樹脂濃度為14 20%的紡絲液。上述生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法中，步驟(1)中所述預(yù)縮聚的反 應(yīng)時(shí)間優(yōu)選35 45min，反應(yīng)溫度優(yōu)選_12 _5°C。上述生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法中，步驟(3)中所述縮聚反應(yīng)的 溫度優(yōu)選_5 2°C，反應(yīng)停留時(shí)間優(yōu)選40 50min。
上述生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法中，步驟(4)中所述中和反應(yīng)的 時(shí)間優(yōu)選2 5min。步驟(3)中所述中和反應(yīng)過程中，按照每公斤聚合物加入0.3 0.4kg氫氧化鈣 進(jìn)行中和，反應(yīng)后經(jīng)過濾得到氯化鈣重量百分含量為6. 5 9. 3%的紡絲溶液。 步驟(4)中所述中和反應(yīng)分兩步進(jìn)行，先按照每公斤聚合物加入0. 1 0.2kg氫氧 化鈣進(jìn)行第一步中和反應(yīng)，然后在雙螺桿捏合機(jī)中部按照每公斤聚合物加入0. 2 0. 4kg 氫氧化鈉進(jìn)行第二步中和，兩步中和反應(yīng)后經(jīng)過濾，濾去氯化鈉得到氯化鈣重量百分含量 為3%以下的紡絲溶液。步驟(2)中所述自清式管式反應(yīng)器由多段帶夾套的直管和彎折管順次連接而成， 自清式管式反應(yīng)器兩端分別設(shè)有進(jìn)料口和出料口，自清式管式反應(yīng)器的直管內(nèi)設(shè)置有與電 機(jī)馬達(dá)相連的攪拌軸，攪拌軸上設(shè)置有葉片，葉片的邊緣與直管管壁之間的間隙小于1mm。所述葉片可以為連續(xù)螺旋式葉片、旋片式葉片、螺帶式葉片或T型旋片。所述自清式管式反應(yīng)器的直徑為0. 10 0. 25m (優(yōu)選的直徑為0. 15m)，總長度可 達(dá)15 25m(優(yōu)選的長度為20m)，可以滿足產(chǎn)能為1000t/a的工業(yè)生產(chǎn)的需要。步驟(2)預(yù)縮聚工段中設(shè)置有兩臺(tái)釜式反應(yīng)器，步驟(5)過濾工段中設(shè)置有兩個(gè) 過濾器，在生產(chǎn)過程中，兩臺(tái)釜式反應(yīng)器和兩過濾器分別切換使用，即一釜式反應(yīng)器得到 的預(yù)縮聚物送入自清式管式反應(yīng)器縮聚時(shí)，另一釜式反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，這樣可以連 續(xù)不斷地為自清式管式反應(yīng)器送去預(yù)縮聚物料。一臺(tái)過濾器因堵塞需要更換濾芯時(shí)，另一 臺(tái)過濾器進(jìn)行工作。使生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的過程連續(xù)進(jìn)行。步驟(4)中所述雙螺桿捏合機(jī)由兩根互相嚙合的螺桿組成，所述螺桿元件由正向 輸送用螺紋塊、反向輸送用螺紋塊和雙頭捏合塊組成，其中雙頭捏合塊占60%以上，螺桿直 徑為0.2米以上，螺桿長徑比(L/D)為25以上，使該反應(yīng)能在很短的時(shí)間內(nèi)完成。在螺桿 的中部備有加料口，可以供加其它中和劑(氫氧化鈉)使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，采用間苯二胺與少于等摩爾量的 間苯二甲酰氯進(jìn)行預(yù)縮聚，得到的預(yù)縮聚物與剩余的間苯二甲酰氯進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反 應(yīng)完成后再加中和劑進(jìn)行中和，并過濾。由于所有縮聚反應(yīng)在中和反應(yīng)之前進(jìn)行，該生產(chǎn)方 法既可以生產(chǎn)低含鹽紡絲液，也可用于生產(chǎn)高含鹽的紡絲溶液。并且，由于所有間苯二胺與 間苯二甲酰氯的反應(yīng)均在中和反應(yīng)與過濾之前進(jìn)行，避免了過濾可能帶來的物料損失，反 應(yīng)原料可以有效控制在等摩爾比，避免了因?yàn)榉磻?yīng)原料無法控制在等摩爾比所導(dǎo)致的反應(yīng) 終止對(duì)聚合物分子量的影響。本發(fā)明生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，由于在縮聚反應(yīng)過程中使 用了自清式管式反應(yīng)器，所述自清式管式反應(yīng)器的直管內(nèi)設(shè)置有攪拌軸，所述動(dòng)力軸與電 機(jī)的馬達(dá)相連，攪拌軸上設(shè)置有連續(xù)螺旋式葉片、旋片式葉片、螺帶式葉片或T型旋片，葉 片的邊緣與直管管壁之間的間隙小于1mm，反應(yīng)器內(nèi)徑為0. 15 0. 20m，每段直管的長度 為5m，總長度可達(dá)20m以上，反應(yīng)器的總長徑比(4段)高達(dá)120，在攪拌軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能強(qiáng)制 將高粘度的物料向前推進(jìn)并進(jìn)行攪拌，傳熱、傳質(zhì)效果好，縮聚反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的熱量被迅速 帶走，可以將反應(yīng)溫度有效控制在_7 5°C的較低溫度，物料可以在反應(yīng)器中停留30 60min，有效保證了聚合反應(yīng)的充分進(jìn)行，因而獲得的聚合物的分子量得到有效提高，所得聚合物的比濃對(duì)數(shù)粘度較高。按照以下方法測聚合物的粘度，本發(fā)明所得紡絲液的比濃對(duì) 數(shù)粘度為1. 8 2. 1。比濃對(duì)數(shù)粘度的測定方法如下將樹脂溶液在DMAC的稀水溶液中沉 析出來后，洗滌干燥，然后在98%濃硫酸中配成0. 5g/100mL的溶液，采用烏式粘度計(jì)于30°C 進(jìn)行測定并按下式進(jìn)行計(jì)算 n inh=ln(t/t0)/c 式中 、為溶劑流出時(shí)間， t為溶液流出時(shí)間， c為溶液濃度，單位為g/100mL。本發(fā)明預(yù)縮聚工段中設(shè)置有兩個(gè)釜式反應(yīng)器，過濾工段中設(shè)置有兩個(gè)過濾器，兩 臺(tái)釜式反應(yīng)器和兩過濾器分別切換使用，可以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)進(jìn)行，適合工業(yè)放大生 產(chǎn)?？s聚產(chǎn)生的鹽酸用氫氧化鈣中和時(shí)為快速反應(yīng)，實(shí)際上該反應(yīng)的時(shí)間既為這兩種 物質(zhì)混合均勻的時(shí)間。雙螺桿捏合機(jī)的混合效率非常高，用雙螺桿捏合機(jī)做中和反應(yīng)器，則 體系中的鹽酸與氫氧化鈣的反應(yīng)僅需幾分鐘就反應(yīng)完畢。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明的自清式管式反應(yīng)器直管的剖視圖。圖3-圖6為本發(fā)明的自清式管式反應(yīng)器葉片結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 (a)為連續(xù)螺旋式 葉片形狀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 (b)為圖3 (a)的橫截面示意圖；圖4 (a)為旋片式葉片形狀結(jié) 構(gòu)示意圖，圖4 (b)為圖4 (a)的橫截面示意圖；圖5 (a)為螺帶式葉片形狀結(jié)構(gòu)示意圖， 圖5 (b)為圖5 (a)的橫截面示意圖；圖6 (a)為T型葉片形狀結(jié)構(gòu)示意圖，圖6 (b)為圖 6 (a)的橫截面示意圖。圖中標(biāo)記1-預(yù)縮聚反應(yīng)器，2-混合器，3-自清式管式反應(yīng)器，4-雙螺桿捏合機(jī) (中和反應(yīng)器)，5-過濾器，301攪拌軸，302-葉片，303-直管管壁，304-自清式管式反應(yīng)器進(jìn) 料口，305-自清式管式反應(yīng)器出料口，306-恒溫液進(jìn)口，307-恒溫液出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明 上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1
本實(shí)施例生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺所用生產(chǎn)裝置包括預(yù)縮聚反應(yīng)器1、混合器2、自 清式管式反應(yīng)器3、雙螺桿捏合機(jī)4、過濾器5，所述預(yù)聚縮反應(yīng)器1為設(shè)有冷卻盤管的釜式 反應(yīng)器，所述自清式管式反應(yīng)器3由4段帶夾套的直管和3個(gè)彎折管順次連接而成，夾套上 設(shè)置有恒溫液進(jìn)口 306、恒溫液出口 307，夾套內(nèi)為冰鹽水，反應(yīng)器兩端分別設(shè)有進(jìn)料口 304 和出料口 305，反應(yīng)器的每段直管的管徑為0. 15m，長度為5m，直管總長度為20m，直管內(nèi)設(shè) 置有與電機(jī)馬達(dá)相連的攪拌軸301，攪拌軸301上設(shè)置有連續(xù)螺旋式葉片302，葉片302的 邊緣與直管管壁303之間的間隙在1mm以下。
6
上述各裝置間通過管道相連接，所述預(yù)聚縮反應(yīng)器1、過濾器5分別有兩個(gè)，在生 產(chǎn)過程中切換使用，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。本實(shí)施例所列舉的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，包括以下步驟
(1 )、備料按照間苯二胺(MPD)與間苯二甲酰氯(IPC)等摩爾比備料(MPD、IPC等摩爾 下其重量比為MPD :IPC=1:1.88)；
(2)、預(yù)縮聚按照每8.7kg溶劑加入1kg間苯二胺的重量比將間苯二胺溶解于有 機(jī)極性溶劑DMAC中，將得到的MPD有機(jī)溶液加入到設(shè)有冷卻盤管的釜式反應(yīng)器1，降溫 至-15 _12°C左右，按照每1kg間苯二胺加入1. 52kgIPC向MPD有機(jī)溶液中加入IPC (加 入IPC的量為IPC總量的81%)進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚反應(yīng)的時(shí)間為45min左右，溫度 為-15 _7°C，得到動(dòng)力粘度為60泊的預(yù)縮聚物；
(3)、縮聚將步驟(2)所得預(yù)縮聚物和剩余的IPC經(jīng)混合器2混合均勻后送入自清式 管式反應(yīng)器3中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的溫度為_5 0°C，反應(yīng)停留時(shí)間為60min。(4)、中和將步驟(3)所得縮聚物送入雙螺桿捏合機(jī)4，按照每lkg縮聚物加入 0. 311kg氫氧化鈣(氫氧化鈣先用DMAC配成漿狀物)進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的溫度為60 70°C，反應(yīng)時(shí)間約2min。(5)、過濾借助雙螺桿捏合機(jī)4的擠出壓力，將步驟(4)所得中和反應(yīng)產(chǎn)物送入過 濾器5中強(qiáng)制過濾，濾去雜質(zhì)，得到樹脂濃度為18. 0%的紡絲液。經(jīng)檢測，比濃對(duì)數(shù)粘度為 1.92，氯化鈣含量為8. 4%。實(shí)施例2
本實(shí)施例的生產(chǎn)裝置同實(shí)施例1。本實(shí)施例所列舉的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，包括以下步驟
(1 )、備料按照間苯二胺(MPD)與間苯二甲酰氯(IPC)等摩爾比備料(MPD、IPC等摩爾 下其重量比為MPD :IPC=1:1.88)；
(2)、預(yù)縮聚按照每8.0kg溶劑加入lkg間苯二胺的重量比將間苯二胺溶解于有 機(jī)極性溶劑DMAC中，將得到的MPD有機(jī)溶液加入到設(shè)有冷卻盤管的釜式反應(yīng)器1，降溫 至-12°C -10°C左右，按照每lkg間苯二胺加入1. 69kgIPC向MPD有機(jī)溶液中加入IPC(加 入IPC的量為IPC總量的90%)進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚反應(yīng)的時(shí)間為45min左右，溫度 為-12 _5°C，得到動(dòng)力粘度為100泊的預(yù)縮聚物；
(3)、縮聚將步驟(2)所得預(yù)縮聚物和剩余的IPC經(jīng)混合器2混合均勻后送入自清式 管式反應(yīng)器3中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的溫度為_2 3°C，反應(yīng)停留時(shí)間為50min。(4)、中和將步驟(3)所得縮聚物送入雙螺桿捏合機(jī)4，按照每lkg縮聚物加入 0. 311kg氫氧化鈣(氫氧化鈣先用DMAC配成漿狀物)進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的溫度為60 70°C，反應(yīng)時(shí)間約3min。(5)、過濾借助雙螺桿捏合機(jī)4的擠出壓力，將步驟(4)所得中和反應(yīng)產(chǎn)物送入過 濾器5中強(qiáng)制過濾，濾去雜質(zhì)，得到樹脂濃度為19. 2%的紡絲液。經(jīng)檢測，比濃對(duì)數(shù)粘度為 1.80，氯化鈣含量為8. 9%。實(shí)施例3
本實(shí)施例的生產(chǎn)裝置同實(shí)施例1。本實(shí)施例所列舉的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，包括以下步驟(1 )、備料按照間苯二胺(MPD)與間苯二甲酰氯(IPC)等摩爾比備料(MPD、IPC等摩爾 下其重量比為MPD :IPC=1:1.88)；
(2)、預(yù)縮聚按照每10.7kg溶劑加入lkg間苯二胺的重量比將間苯二胺溶解于有機(jī)極 性溶劑DMAC中，將得到的MPD有機(jī)溶液加入到設(shè)有冷卻盤管的釜式反應(yīng)器1，降溫至_15°C 左右，按照每lkg間苯二胺加入1. 59kgIPC向MPD有機(jī)溶液中加入IPC (加入IPC的量為 IPC總量的85%)進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚反應(yīng)的時(shí)間為35min左右，溫度為-12 _6°C， 得到動(dòng)力粘度為95泊的預(yù)縮聚物；
(3)、縮聚將步驟(2)所得預(yù)縮聚物和剩余的IPC經(jīng)混合器2混合均勻后送入自清式 管式反應(yīng)器3中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的溫度為_5 0°C，反應(yīng)停留時(shí)間為60min。(4)、中和將步驟(3)所得縮聚物送入雙螺桿捏合機(jī)4，按照每lkg縮聚物加入 0. 311kg氫氧化鈣(氫氧化鈣先用DMAC配成漿狀物)進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的溫度為50 60°C，反應(yīng)時(shí)間約5min。(5)、過濾借助雙螺桿捏合機(jī)4的擠出壓力，將步驟(4)所得中和反應(yīng)產(chǎn)物送入過 濾器5中強(qiáng)制過濾，濾去雜質(zhì)，得到樹脂濃度為15. 5%的紡絲液。經(jīng)檢測，比濃對(duì)數(shù)粘度為 2. 10，氯化鈣含量為7. 2%。實(shí)施例4
本實(shí)施例的生產(chǎn)裝置同實(shí)施例1。按實(shí)施例1進(jìn)行縮聚反應(yīng)。將從管式反應(yīng)器出來的紡絲溶液按lkg聚合物加 0. 111kg氫氧化鈣進(jìn)行第一步中和反應(yīng)，然后在雙螺桿中部加入0. 239kg氫氧化鈉(為粒 徑小于200目的粉末)進(jìn)行第二步中和。經(jīng)過濾出去氯化鈉結(jié)晶后最終得到樹脂含量為 19. 0%，比濃對(duì)數(shù)粘度為1. 82，氯化鈣含量為3. 2%的紡絲溶液。比較實(shí)例
將1. 0kg間苯二胺溶于8. 7kgDMAc溶劑中，在_15°C下將1. 88kg粉狀I(lǐng)PC分四次加入 到間二胺/DMAC溶液中，在普通攪拌釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng)。加料完成后，再在0 5°C繼續(xù)反應(yīng) 兩小時(shí)，然后用氫氧化鈣中和(lkg樹脂加0. 311kg氫氧化鈣)，最終得到樹脂含量為18. 0%， 比濃對(duì)數(shù)粘度為1. 35，氯化鈣含量為8. 4%的紡絲溶液。
權(quán)利要求
一種生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于包括以下步驟(1)、備料按照間苯二胺與間苯二甲酰氯等摩爾比備料；(2)、預(yù)縮聚按照間苯二胺溶劑=1: 8.0～10.7的重量比將間苯二胺溶解于有機(jī)極性溶劑中，將得到的間苯二胺有機(jī)溶液加入到設(shè)有冷卻盤管的釜式反應(yīng)器，降溫至-15～-10℃，加入間苯二甲酰氯總量80～90%的間苯二甲酰氯進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚反應(yīng)的時(shí)間為30～50min，溫度為-15～0℃,得到動(dòng)力粘度為50～100泊的預(yù)縮聚物；所述有機(jī)極性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺或 N-甲基-2-吡咯烷酮；(3)、縮聚將步驟(2)所得預(yù)縮聚物和剩余的間苯二甲酰氯經(jīng)混合器混合均勻后送入自清式管式反應(yīng)器中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的溫度為-7～5℃，反應(yīng)停留時(shí)間為30～60min；(4)、中和將步驟(3)所得縮聚物送入雙螺桿捏合機(jī)，加入氫氧化鈣或/和氫氧化鈉進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的溫度為50～80℃，反應(yīng)時(shí)間為1～10min；(5)、過濾借助雙螺桿捏合機(jī)的擠出壓力，將步驟(4)所得中和反應(yīng)產(chǎn)物送入過濾器中強(qiáng)制過濾，得到樹脂濃度為14～20%的紡絲液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(2)中所述預(yù)縮聚的反應(yīng)時(shí)間為35 45min，反應(yīng)溫度為-12 _5°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(3)中所述縮聚反應(yīng)的溫度為_5 2°C，反應(yīng)停留時(shí)間為40 50min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(4)中所述中和反應(yīng)的時(shí)間為2 5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(4)中所述中和反應(yīng)過程中，按照每kg聚合物加入0. 3 0. 4kg氫氧化鈣進(jìn)行中和， 反應(yīng)后經(jīng)過濾得到氯化鈣重量百分含量為6. 5 9. 3%的紡絲溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(4)中所述中和反應(yīng)分兩步進(jìn)行，先按照每kg聚合物加入0. 1 0. 2kg氫氧化鈣進(jìn)行 第一步中和反應(yīng)，然后在雙螺桿捏合機(jī)中部按照每kg聚合物加入0. 2 0. 3kg氫氧化鈉進(jìn) 行第二步中和，兩步中和反應(yīng)后經(jīng)過濾得到氯化鈣重量百分含量為3%以下的紡絲溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 步驟(2)中所述自清式管式反應(yīng)器由多段帶夾套的直管和彎折管順次連接而成，自清式管 式反應(yīng)器兩端分別設(shè)有進(jìn)料口和出料口，自清式管式反應(yīng)器的直管內(nèi)設(shè)置有與電機(jī)馬達(dá)相 連的攪拌軸，攪拌軸上設(shè)置有葉片，葉片的邊緣與直管管壁之間的間隙小于1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于 所述葉片為連續(xù)螺旋式葉片、旋片式葉片、螺帶式葉片或T型旋片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其 特征在于步驟(2)預(yù)縮聚工段中設(shè)置有兩臺(tái)釜式反應(yīng)器，步驟(5)過濾工段中設(shè)置有兩個(gè) 過濾器，在生產(chǎn)過程中，兩臺(tái)釜式反應(yīng)器和兩過濾器分別切換使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管式連續(xù)法生產(chǎn)聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液的方法，其特征在于，采用自清式管式反應(yīng)器為縮聚反應(yīng)器、雙螺桿捏合機(jī)為中和反應(yīng)器串聯(lián)的方法制備聚間苯二甲酰間苯二胺紡絲溶液。自清式管式反應(yīng)器解決了反應(yīng)急劇放熱造成副反應(yīng)增加，聚合物分子量提不上去的問題；雙螺桿捏合機(jī)解決了中和過程中液/固相捏合不均導(dǎo)致紡絲溶液中固體顆粒溶解不良的問題。此制備方法包括預(yù)縮聚、縮聚、中和、強(qiáng)制擠出過濾步驟。最終紡絲溶液的含固量為14～20%；采用氫氧化鈣一步中和，氯化鈣含量6.5～9.3%。如采用氫氧化鈣、氫氧化鈉兩步法中和，氯化鈣含量可低于3%。因此，本發(fā)明同時(shí)適合生產(chǎn)高鹽法和低鹽法紡絲溶液。
文檔編號(hào)D01D1/02GK101876092SQ20101022771
公開日2010年11月3日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張勝才, 張鷗, 潘育英, 石和平, 韓和平 申請人:四川輝騰科技有限公司