制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和消泡方法

制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和消泡方法
【专利摘要】本发明为制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和消泡方法，消泡釜罐体内固装拱形旋转曲面的薄层分配器，曲面拱顶与进料管下端口的距离为0.01mm至1/3罐高，曲面下沿与罐体内壁的间隙为0.01～10mm。薄层分配器的旋转曲面为球面。反应釜和消泡釜之间的树脂输送管道装有计量泵。罐体有夹套，上下各有导热介质出入口。消泡方法为：进入消泡釜的树脂落在薄层分配器曲面的拱顶，沿曲面向下分散流动形成薄层致气泡破裂。计量泵调节树脂流量，保持薄层分配器上树脂溶液层厚度小于5mm。树脂输送完成消泡随即完成，加压出料。消泡时通入导热介质加温，且罐体内保持为负压。本发明消泡完全，消泡时间大大缩短，以保后续制膜连续；结构简单，操作方便。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚酰胺酸树脂的合成技术，具体为制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和 消泡方法。 制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和消泡方法

【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺薄膜是具有高强度、高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀等优异性能的高分 子材料，是制作各种中高档电工电子元器件的主要绝缘材料，广泛用于电工电子行业。
[0003] 目前聚酰亚胺薄膜的生产工艺是以聚酰胺酸树脂溶液为原料，在流涎机上流涎得 到具有自支撑性的聚酰胺酸厚膜，再经过加热拉伸、亚胺化、冷却定型处理得到聚酰亚胺薄 膜。
[0004] 随着下游应用产品轻、薄、短、小及高可靠性设计要求，市场需求的薄膜厚度规格 趋于薄型化。制作厚度小的薄膜就需要提高聚酰酸胺树脂的质量，聚酰酸胺树脂中的微小 杂质和气泡均会造成流涎成型薄膜表面的瑕疵缺陷，不仅影响薄膜的表观，而且瑕疵缺陷 位置处易被高电压击穿，绝缘失效，无法在下游电工电子产品上使用。
[0005] 现有聚酰胺酸树脂合成的常规方法是在处于常压条件的反应釜内以二甲基乙酰 胺作为溶剂通过二酐与二胺的聚合反应制造，在反应釜内边搅拌边反应的过程中，聚酰酸 胺树脂溶液不断卷入空气造成树脂体系含有大量气泡。目前的聚酰酸胺树脂合成装置中， 消泡釜只是普通的罐体容器，消泡也没有特别的工艺，反应釜中完成配料的聚酰酸胺树脂 溶液只是简单地压入消泡釜中静置或者真空状态保持数小时，待其自然或者负压静置消 泡。由于合成的聚酰酸胺树脂溶液粘度较大，针对目前的聚酰亚胺薄膜制造方式，现有的消 泡装置和静置方法难以较短时间内消除微小的气泡，从而导致连续化生产难以正常进行， 且容易导致薄膜产品表面出现气泡瑕疵等缺陷。
[0006] 近年也出现了有关树脂消泡方法和装置的专利申请，如专利号为201010595145 的中国发明专利"一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡方法及装置"，其中公开 的脱泡装置是其脱泡方法的关键，该脱泡装置包括真空泵和多层螺旋层流板，树脂在多层 螺旋层流板流过，液面为厚度极小的薄层，在真空压差作用下薄层中的气泡迅速被排除。此 脱泡装置结构较复杂，螺旋层流板至少有两层，且螺旋层流板必须和脱泡装置的内壁紧密 结合，每个螺旋层流板上有螺旋形液态树脂流动凹槽，其圈数和深度均根据液态树脂的流 量不同而不同。多层螺旋层流板还要设置流动孔，以使液态树脂适时短时间内实现自上而 下流动，流动孔孔径的大小又由液态树脂粘度决定。此种脱泡装置因其凹槽的圈数深度、流 动孔的孔径均无法调整，用其进行脱泡的树脂粘度和流量就需要严格限制。因为螺旋层流 板上有凹槽，不可能形成真正的薄层，在凹槽中的液态树脂内的微小气泡无法彻底消除。再 者，为了克服表面张力，确保液态树脂能从流动孔在短时间内下滴，流动孔的孔径至少为厘 米级，从流动孔下落的液滴内的微米级或者纳米级的气泡也难以消除。所以这种装置对消 除树脂内的微小气泡作用不大。
[0007] 此外还有专利号为201220275415. 6的中国实用新型专利"树脂真空脱泡混合 机"，专利号为201110167565. 5的中国发明专利申请"快速消泡装置"等，但现有的设计只 能缩短消泡时间，均难以清除微米级或者纳米级的微小气泡。


【发明内容】

[0008] 本发明的目的是设计一种制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，其罐体内进料管下方 安装有半球形薄层分配器，进入消泡釜的聚酰胺酸树脂溶液成薄层分散流动，溶液内部的 气泡破裂消失。
[0009] 本发明的另一目的是设计一种制造聚酰胺酸树脂的消泡方法，通过聚酰胺酸树脂 溶液成薄层分散流动达到消除微小气泡，缩短消泡时间，所得聚酰胺酸树脂溶液制得的薄 月旲质量得以提商。
[0010] 本发明设计的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，包括容纳聚酰胺酸树脂溶液的消 泡釜，本消泡釜的罐体上方有进料管，下方有出料管，本消泡釜为密封罐体，罐体上有气体 接口。罐体安装有压力检测装置。
[0011] 在罐体内安装有薄层分配器。薄层分配器为拱形旋转曲面，曲面的旋转轴与罐体 的中心轴重合。曲面的拱顶与伸入罐内的进料管下端口的距离为0. 01mm至1/3的罐体内 部高度，曲面的中心线与罐体中心线重合，曲面下沿与罐体底面距离大于罐体内部高度的 1/3,曲面下沿与罐体内壁的间隙为0· 01mm?10mm，曲面的最大高度为1/4至1/3的罐体内 部高度。薄层分配器的下沿有一处或多处与消泡釜罐体内壁固定连接。
[0012] 所述薄层分配器的旋转曲面为球面，球面的高度为球面直径的1/3至1/2。
[0013] 从进料管下端流入的树脂溶液，落在薄层分配器曲面的拱顶，沿薄层分配器的曲 面向下分散流动形成薄层，再经薄层分配器的下沿与罐体内壁的间隙流到罐体内壁上仍保 持薄层，最后在罐体内底部聚集。溶液形成的薄层流动时在负压状态下其内部的微小气泡 迁移至溶液表面自动破裂消失。
[0014] 反应釜和消泡釜之间输送树脂溶液的管道上安装有计量泵，通过计量泵转速调节 进入消泡釜的树脂溶液的流量，控制在薄层分配器上形成的树脂溶液层的最大厚度，以利 于消泡。
[0015] 该消泡釜罐体安装有夹套，夹套下方有导热介质入口、上方有导热介质出口，管道 连接导热介质入口、导热介质出口与导热介质加热装置，以控制消泡釜罐体内部的温度。罐 体安装有温度检测装置。
[0016] 本消泡釜罐体的上方还安装有排空管，所述排空管配有电磁启闭阀。
[0017] 采用本发明的制造聚酰胺酸树脂过程所用的消泡釜，本发明设计的制造聚酰胺酸 树脂过程所用的消泡方法如下：反应釜合成的聚酰胺酸树脂溶液输送至消泡釜，经罐体上 方的进料管进入消泡釜内的聚酰胺酸树脂落在薄层分配器曲面的拱顶，沿薄层分配器的曲 面向下分散流动形成薄层，再经薄层分配器的下沿与罐体内壁的间隙保持薄层沿罐体内壁 继续向下流，最后在罐体内底部聚集。
[0018] 调节反应釜和消泡釜之间输送树脂溶液管道上的计量泵转速，使进入消泡釜内树 脂溶液的流量为〇. 5?100kg/min，较佳方案为2. 5?12kg/min，控制在薄层分配器上形成 的树脂溶液层的最大厚度小于5_，能够保证微小气泡快速迁移至树脂溶液层的表面而在 负压状态下迅速破裂消除，树脂溶液层越薄越有利于消除微小气泡。
[0019] 停止向消泡釜输送聚酰胺酸树脂溶液，釜内聚酰胺酸树脂液面稳定后静置10? 40分钟，消泡工艺完成。当树脂溶液的液面高度在五分钟内的变化不超过1mm，视为树脂液 面稳定。
[0020] 消泡釜出料时，经气体接口向消泡釜内通入二氧化碳或者氮气或者其它惰性气 体，消泡釜内通入的气体流量为0. 1?0. 8m3/min。调节排空管上的电磁比例阀，保持釜内 压力为〇. 3?0. 5MPa，将消泡釜内的聚酰胺酸树脂压送至流涎机流涎成膜。
[0021] 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，调节导热介质加热装置，持续通入导热介质， 保持消泡釜罐体内部的温度为20?KKTC，以有利于消泡。压料完成后停止通入导热介质。
[0022] 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，消泡釜的气体接口连接真空泵，保持罐体内 为负压0· 01?0· IMPa。
[0023] 聚酰胺酸树脂合成的过程中对反应釜内进行抽真空处理，保持反应釜内负压 0. 01?0. IMPa，至合成完毕。出料时反应釜内通入二氧化碳、或者氮气、或者其它惰性气 体，保持反应釜内压力为〇. 3?0. 5MPa出料至消泡釜。反应釜内的负压防止聚酰胺酸树脂 合成过程中其体系内卷入空气产生气泡。
[0024] 与现有技术相比，本发明制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜和消泡方法的优点为： 1、 聚酰胺酸树脂溶液消泡完全，可消除微米级甚至纳米级的气泡，大大提高后续工序所得 聚酰亚胺薄膜的表面质量；2、消泡时间大大缩短，由传统静置消泡时间的数小时缩减为小 于1个小时，且消泡效果良好，保证后续的制膜过程连续作业；3、消泡釜安装的薄层分配器 的结构简单，消泡工艺操作方便；4、防止聚酰胺酸树脂合成和消泡过程中氧化、吸潮等，确 保得到高分子量聚酰胺酸树脂；5、防止聚酰胺酸树脂分子发生歧化等化学反应，聚酰胺酸 树脂颜色均匀一致，薄膜产品表观色差缺陷减少。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1本制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜实施例的结构示意图。
[0026] 图内标号为：1、进料管，2、排空管，3、薄层分配器，4、温度检测装置，5、导热介质入 口，6、出料管，7、导热介质出口，8、气体接口，9、压力检测装置。

【具体实施方式】
[0027] 制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜实施例
[0028] 本制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜实施例如图1所示，包括容纳聚酰胺酸树脂液 的消泡釜罐体上方有进料管1，下方有出料管6,在罐体内安装有薄层分配器3。本例薄层 分配器3为球面，球面的中心线与罐体中心轴重合，球面的拱顶与伸入罐内的进料管1下端 口的距离为l〇mm，球面下沿与罐体内壁的间隙为1.0mm，球面的高度为球面直径的0.4,是 罐体内部高度的1/3。薄层分配器的下沿有2处与消泡釜罐体内壁固定连接，薄层分配器3 的下沿处于同一水平高度。本例薄层分配器3为透明材质制作，便于观察树脂溶液消泡情 况。
[0029] 反应釜和消泡釜之间输送树脂溶液的管道上安装有计量泵。
[0030] 该消泡釜罐体安装有夹套，夹套下方有导热介质入口 5、上方有导热介质出口 7， 管道连接导热介质入口 5、导热介质出口 7与导热介质加热装置。罐体安装有温度检测装置 4。
[0031] 本例消泡釜为密封罐体，罐体上有气体接口 8。罐体安装有压力检测装置9。
[0032] 本例消泡釜罐体的上方还安装有排空管2,所述排空管2配有电磁启闭阀。
[0033] 制造聚酰胺酸树脂过程所用的消泡方法实施例
[0034] 采用上述制造聚酰胺酸树脂过程所用的消泡釜实施例的本制造聚酰胺酸树脂过 程所用的消泡方法实施例如下，
[0035] 反应釜内加料后接真空泵，反应釜内保持负压0. IMPa，至合成完毕。再通入氮气， 保持反应釜内压力为〇. 3?0. 5MPa出料至消泡釜。
[0036] 反应釜合成的聚酰胺酸树脂溶液输送至消泡釜，调节反应釜和消泡釜之间输送树 脂溶液管道上的计量泵转速，使进入消泡釜的树脂溶液的流量为2. 5kg/min，经罐体上方的 进料管1进入消泡釜内的聚酰胺酸树脂落在透明薄层分配器3球面的顶部，沿薄层分配器3 的球面向下分散流动形成薄层，再经薄层分配器的下沿与罐体内壁的间隙成为薄层沿罐体 内壁继续向下流动，本例聚酰胺酸树脂溶液的厚度控制为〇. 5mm?2. 5mm，最后在罐体内底 部聚集。
[0037] 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，调节导热介质加热装置，并持续通入导热介 质，观察温度检测装置4,控制消泡釜罐体内部的温度为50°C。压料完成后停止通入导热介 质。
[0038] 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，消泡釜的气体接口 8连接真空泵，观察压力 检测装置9,罐体内保持为负压0. IMPa。
[0039] 停止向消泡釜输送聚酰胺酸树脂溶液，树脂液面稳定后，静置30分钟，关闭真空 泵。经气体接口 8向釜内通入氮气，气体流量为0. 5m3/min，调节排空管2上的电磁比例阀， 保持釜内压力为0. 3?0. 5MPa。将消泡釜内的聚酰胺酸树脂压送至流涎机流涎成膜。
[0040] 对比例为：相同的反应釜制造的聚酰胺酸树脂溶液，但合成过程反应釜内未抽 真空加负压，聚酰胺酸树脂溶液输送到无薄层分配器的普通消泡釜内，保持釜内为负压 0. IMPa，温度为30°C，静置9个小时消泡完成。
[0041] 对比例和本实施例消泡时间和消泡效果比较如表1所示：
[0042] 表1本实施例和对比例消泡方法和消泡效果比较表
[0043] 合成时反消泡釜内消泡釜内流涎时消消泡时间流涎膜表 G左 应釜内压温度（°C) 压力 泡釜内加 （h) 面气泡 （ΔΕ{&) __力（MPa)___(MPa) 压气体___(个/m2)__ 本实施例 U 50.0 -0.1 C0Z 0.5 0.002 0. 11 对比例 〇·〇 30.0 -0.1 空气 9.0 0.317 0.29
[0044] 从表1的结果可以看出，使用本实施例的消泡釜的本消泡方法实施例仅用半小时 即完成消泡，比采用常规消泡方法需要的十小时左右的消泡时间显著缩短，且消泡效果大 大改进，流涎膜表面气泡仅为常规消泡方法的〇. 6%，色差也大大降低。
[0045] 本发明不仅大大缩短了消泡时间，提高聚酰胺酸树脂的生产效率，保证了聚酰亚 胺薄膜连续化作业，而且得到高品质聚酰胺酸树脂溶液，使后续工序中聚酰亚胺薄膜的质 量得到保证。
[0046] 上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改 进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，包括容纳聚酰胺酸树脂液的消泡釜罐体上方有进 料管（1)，下方有出料管（6)，消泡釜为密封罐体，罐体上有气体接口（8);罐体安装有压力 检测装置（9);其特征在于： 所述罐体内安装有薄层分配器（3)，该薄层分配器（3)为拱形旋转曲面，曲面的旋转 轴与罐体的中心轴重合；曲面的拱顶与伸入罐内的进料管（1)下端口的距离为0.01mm 至1/3的罐体内部高度，曲面的中心线与罐体中心线重合，曲面下沿与罐体内壁的间隙为 0. 01mm?10mm，曲面的最大高度为1/4至1/3的罐体内部高度；薄层分配器（3)的下沿有 一处或多处与消泡釜罐体内壁固定连接，薄层分配器（3)的下沿与罐体底面的距离大于罐 体内部高度的1/3。
2. 根据权利要求1所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，其特征在于： 所述薄层分配器（3)的旋转曲面为球面，球面的高度为球面直径的1/3至1/2。
3. 根据权利要求1或2所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，其特征在于： 反应釜和消泡釜之间输送树脂溶液的管道上安装有计量泵。
4. 根据权利要求3所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，其特征在于： 消泡釜罐体安装有夹套，夹套下方有导热介质入口（5)、上方有导热介质出口（7)，管 道连接导热介质入口（5)、导热介质出口（7)与导热介质加热装置；罐体安装有温度检测装 置⑷。
5. 根据权利要求4所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜，其特征在于： 消泡釜罐体的上方还安装有排空管（2)，所述排空管（2)配有电磁启闭阀。
6. 根据权利要求3所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡釜设计的制造聚酰胺酸树脂 过程所用的消泡方法，其特征在于： 反应釜合成的聚酰胺酸树脂溶液输送至消泡釜，经罐体上方的进料管（1)进入消泡釜 内的聚酰胺酸树脂落在薄层分配器（3)曲面的拱顶，沿薄层分配器（3)的曲面向下分散流 动形成薄层，再经薄层分配器（3)的下沿与罐体内壁的间隙成为薄层沿罐体内壁向下流， 最后在罐体内底部聚集； 调节反应釜和消泡釜之间输送树脂溶液管道上的计量泵转速，使进入消泡釜的树脂溶 液的流量为〇. 5?100kg/min，控制在薄层分配器（3)上形成的树脂溶液层的最大厚度小于 5mm ； 停止向消泡釜输送聚酰胺酸树脂溶液，釜内聚酰胺酸树脂液面稳定后静置10?40分 钟，消泡工艺完成；当树脂溶液的液面高度在五分钟内的变化不超过1mm，视为树脂液面稳 定； 消泡釜出料时，经气体接口（8)向消泡釜内通入二氧化碳、或者氮气、或者其它惰性气 体，气体流量为〇. lm3/min?0. 8m3/min，保持釜内压力为0. 3?0. 5MPa ;将消泡釜内的聚酰 胺酸树脂加压送入流涎机流涎成膜。
7. 根据权利要求6所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡方法，其特征在于： 进入消泡釜的树脂溶液的流量为2. 5?12kg/min。
8. 根据权利要求6所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡方法，其特征在于： 消泡釜罐体安装有夹套，夹套下方有导热介质入口（5)、上方有导热介质出口（7)，管 道连接导热介质入口（5)、导热介质出口（7)与导热介质加热装置；罐体安装有温度检测装 置⑷； 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，调节导热介质加热装置，并持续通入导热介质，观 察温度检测装置（4)，保持消泡釜罐体内树脂体系的温度为20?100°C;压料完成后停止通 入导热介质。
9. 根据权利要求6所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡方法，其特征在于： 在聚酰胺酸树脂溶液进入消泡釜时，消泡釜的气体接口（8)连接真空泵，罐体内保持 为负压0· 01?0· IMPa。
10. 根据权利要求6所述的制造聚酰胺酸树脂所用的消泡方法，其特征在于： 反应釜内加料后接真空泵，反应釜内保持负压0.01?0. IMPa，至合成完毕；出料时反 应釜内通入二氧化碳、或者氮气、或者其它惰性气体，保持反应釜内压力为0. 3?0. 5MPa出 料至消泡釜。
【文档编号】B01D19/02GK104107565SQ201410356940
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】任小龙 申请人:桂林电器科学研究院有限公司