聚酰胺的制造方法_2

文档序号:8448664阅读:来源:国知局
示例出将预先计量了重量的二羧酸成分以 粉末状向反应槽投入,在反应槽中加热熔融后,将二胺成分供给至反应体系的方法。本发明 中计量二胺成分和二羧酸成分的情况下,可以利用负荷传感器、天秤等质量计量器。
[0029] 向反应槽中投料粉末或熔融状态的二羧酸成分,接着将反应槽内的压力加压至 0.IMPaG以上的压力。加压可以利用氮气等非活性气体、水蒸汽进行。压力因要使用的二胺 成分和二羧酸成分而异,优选从〇. 1~〇. 4MPaG的范围进行选定。从避免聚酰胺的氧化着 色的目的出发,期望的是,在向反应槽投料二羧酸成分之前,将反应槽内预先以氮气等非活 性气体充分地进行置换。进而,将以粉末形式投入的二羧酸成分熔融的情况下,期望在非活 性气体的气氛下进行。二羧酸成分可以在反应槽内被加热到其熔点以上而形成熔融状态, 也可以在不同于反应槽的专用熔融槽内被加热至其熔点以上而形成熔融状态后以熔融状 态投料至反应槽,任一方法均可。从提高反应槽的利用效率的观点出发,优选利用专用的熔 融槽。
[0030] 边搅拌被加热至熔点以上的温度而保持在熔融状态的二羧酸成分,边在0.IMPaG 以上的加压下滴加二胺成分。二胺成分向熔融状态的二羧酸成分中连续地或间歇地添加。 通过在该添加期间使反应混合物的温度逐渐升温来维持反应混合物的熔融状态。反应混合 物的熔点能够适当利用DSC等进行测定来确认。反应混合物的温度可通过利用插入至装置 内的电阻测温计(resistancetemperaturedetector)、热电偶测定反应液(维持在恪融状 态的反应混合物)的温度来确认。反应混合物的温度优选控制在反应混合物的熔点以上的 温度且比反应混合物的熔点高20°C的温度以下的范围,但是直至二胺成分滴加中的反应混 合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到0. 8为止,必须控制反应混合物的温度使其维 持在255°C以下。前述摩尔比达到0. 8为止时若将反应混合物的温度设为高于255°C的温 度,则所得聚酰胺的色调恶化且黄色度变高,尤其是确认到在由反应槽取出聚酰胺的过程 中色调恶化等现象。通过将前述摩尔比达到0. 8为止时的反应混合物的温度维持在255°C 以下,确认了所得聚酰胺的色调显著改善的效果。该效果在含有对苯二甲胺作为二胺成分 时显著地发现。
[0031] 进行二胺成分的滴加直至反应混合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到 0. 8后、直至反应混合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到优选为0. 9~1. 1、更优 选为0. 95~1. 05、进一步优选为0. 97~1. 03为止,滴加结束时的反应混合物的温度设为 聚酰胺的熔点以上的温度。滴加二胺成分结束后,反应体系整体维持均匀的流动状态,并且 二胺成分的滴加结束时的压力优选保持5分钟以上且3小时以下、更优选保持10分钟以上 且1小时以下。
[0032] 本发明能够利用于目标聚酰胺的熔点为255°C以上的情况。在制造熔点不足 255°C的聚酰胺的情况下,不将反应混合物的温度升温至255°C以上就能维持熔融状态,因 此必然能够在255°C以下进行制造。对此,制造熔点为255°C以上的聚酰胺的情况下,直至 二胺成分的滴加结束为止,必需升温至高于聚酰胺熔点的温度即超过255°C。此时,直至反 应混合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到0. 8为止的期间,通过将反应混合物的 温度维持在255°C以下的范围,能够改善聚酰胺的色调并且抑制由反应槽将聚酰胺取出的 工序中的色调恶化。
[0033] 为了使反应槽中的反应混合物熔融而成的反应液保持在均匀状态,必需将反应混 合物的温度设为在该时的反应混合物的熔点以上。与此同时,在二胺成分滴加中的反应混 合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到〇. 8为止的期间,也必需将反应混合物的温 度维持在255°C以下,因此前述摩尔比达到0. 8为止的期间的反应混合物的熔点上限实际 上为255°C。
[0034] 本发明中制造的聚酰胺的熔点为255°C以上,优选为256°C以上、更优选为257°C 以上。作为这样的聚酰胺,例如可示例出:作为二羧酸成分以己二酸作为主要成分的情况 下,进而在将己二酸在全部二羧酸成分中优选为70摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上、 进一步优选含有100摩尔%的情况下,使用以25摩尔%至50摩尔%的范围包含对苯二甲 胺的、与间苯二甲胺的混合苯二甲胺作为二胺成分(对苯二甲胺/间苯二甲胺=25/75~ 50/50(摩尔比))进行缩聚的聚酰胺。另外例如可示例出,在作为二羧酸成分以癸二酸作 为主要成分的情况下,进而将癸二酸在全部二羧酸成分中优选为70摩尔%以上、更优选为 90摩尔%以上、进一步优选含有100摩尔%的情况下,使用以70摩尔%至95摩尔%的范围 包含对苯二甲胺的、与间苯二甲胺的混合苯二甲胺作为二胺成分(对苯二甲胺/间苯二甲 胺= 70/30~95/5(摩尔比))进行缩聚的聚酰胺。需要说明的是,二羧酸成分中的"主要 成分"含义是相对于二羧酸成分全体,选自己二酸或癸二酸的特定成分大于50摩尔%且为 100摩尔%以下的范围。
[0035] 本发明中制造的聚酰胺的熔点的上限温度没有特别地限制,但是,从直至二胺成 分滴加中的反应混合物的摩尔比(二胺成分/二羧酸成分)达到〇. 8为止的期间将反应混 合物的温度维持在255°C以下的观点出发,优选为285°C以下、更优选为280°C以下。
[0036] 本发明中所说的熔点是指以示差扫描量热计(DSC)的测定等被观测到的基于晶 体熔解热的吸热峰温度,反应混合物的熔点能够利用DSC等测定来确认。
[0037] 将二胺成分连续地滴加的情况下,其滴加速度选择能够抑制由缩聚反应中产生的 缩合水导致的起泡的速度,二胺成分的滴加需要的时间优选为30分钟以上且4小时以内, 更优选为60分钟以上且2小时以内。在以非常短的时间进行滴加的情况下,液面因大量 产生的缩合水所导致的起泡而上升,并且在反应槽侧面、搅拌桨等上附着聚合物,因此不优 选。
[0038] 与反应的进行同时生成的缩合水,穿过分凝器、进一步穿过冷凝器向反应体系外 蒸馏去除。此处,从抑制在分凝器内部的酰胺化反应的观点出发,分凝器的蒸汽侧出口温度 优选控制在155°C以下,优选为控制在155°C以下且水的饱和水蒸汽温度以上、且比水的饱 和水蒸汽温度高5°C的温度以下的范围的温度。与缩合水一起蒸发的二胺成分、二羧酸成分 在分凝器中与缩合水分离而再次返回至反应槽中。分凝器的蒸汽侧出口温度过分高于水的 露点的情况下,难以避免二胺成分向反应体系外的大量馏出、摩尔比的控制变困难。为了达 到适宜的分凝器的蒸汽侧出口温度,期望适宜地选定分凝器的运转条件。例如,反应槽内的 压力为0. 3MPaG的情况下,分凝器的蒸汽侧出口温度优选调整为143°C~148°C。
[0039] 二胺成分滴加结束后,将反应槽内的压力以优选为0.1~1.OMPa/小时的降低速 度降低至大气压以下。此时,优选的是,下降至减压状态、优选下降至80kPa以下,将气相 部分中存在的水蒸汽向反应体系外蒸馏去除,进一步提高聚合度。在使反应槽内的压力下 降的过程中,选择生成的聚酰胺的起泡被抑制的压力降低速度。其因反应槽的规模、压力而 异,优选以〇? 1~1.OMPa/小时的范围降低压力。快于1.OMPa/小时地使压力降低时,由于 起泡导致液面上升,有在反应槽侧面、搅拌桨等上附着聚合物之虞。另外,慢于〇.IMPa/小 时地降低时,伴随着聚酰胺的热历程的增加有招致变黄和生产率下降等不良情况之虞。上 述压力降低速度优选为0. 3~0. 6MPa/小时的范围,更优选为0. 4~0. 5MPa/小时的范围。 [0040] 前述压力降低后,在将得到的聚酰胺由反应槽排出时,通常将反应槽加压来进行。 该情况下,优选使用氮气等非活性气体。将聚酰胺由反应槽排出时需要的时间从尽可能地 抑制热劣化的观点出发,优选尽可能短的时间,但是另一方面将排出速度加快时,排出装置 变大。从以上的观点出发,将聚酰胺由反应槽排出时需要的时间优选为10~80分钟、更优 选为30~60分钟。
[0041] 将根据本发明得到的聚酰胺用作原料进行固相聚合,进一步进行聚合,能够制造 更高分子量的聚酰胺。另外,将根据本发明得到的聚酰胺以熔融状态向连续式聚合机供给, 将聚合进一步进行,能够制造更高分子量的聚酰胺。
[0042] 实施例
[0043] 在以下列举实施例和比较例,将本发明进行具体地说明。但是,本发明不受这些实 施例和比较例的任何限定。需要说明的是,各分析方法为以下所述。
[0044] (1)末端氨基浓度
[0045] 精确称量0. 3~0. 5g聚酰胺,在30mL苯酚/乙醇=4/1 (容量比)混合溶液中在 20~30°C下搅拌溶解。完全溶解后,边搅拌边以N/100(0.01mol/L)盐酸进行中和滴定来 求得。
[0046] (2)末端羧基浓度
[0047] 精确称量0.3~0.5g聚酰胺,在30mL苄醇中在氮气气流下在160~180°C 下搅拌溶解。完全溶解后,在氮气气流下冷却至80°C以下,边搅拌边添加10mL甲醇以 N/100(0.Olmol/L)氢氧化钠水溶液进行中和滴定来求得。
[0048] (3)数均分子量
[0049] 由末端氨基和末端羧基的滴定定量值根据下式来求得。
[0050] 数均分子量=2A[NH2]
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