專利名稱：聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂化工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)。
背景技術(shù)：
芳綸纖維具有超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐酸堿、質(zhì)量輕等優(yōu)良性能，其中比強(qiáng)度是剛的5飛倍，模量是鋼絲和玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而質(zhì)量僅為鋼絲的1/5左右。芳綸是綜合性能優(yōu)良、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的高性能纖維，在高性能纖維中占有重要的地位，在國防，航空航天，汽車減重節(jié)能減排，新能源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等方面具有不可替代的作用。USP5726257公開了一種間歇式制備聚對苯二甲酰對苯二胺樹脂的方法，該方法是對苯二胺和對苯二甲酰氯在N-甲基吡咯烷酮溶劑體系中，分批聚合制備樹脂，反應(yīng)首先在一根同時具有攪拌和造粒作用的聚合齒輪的圓柱形反應(yīng)容器中進(jìn)行，當(dāng)對苯二甲酰氯加入時，反應(yīng)體系受到漩渦攪拌，生成聚合物被粉碎，聚合反應(yīng)和聚合物的粉碎在同一容器中進(jìn)行。漩渦狀的攪拌方式能夠保證反應(yīng)體系充分混合，反應(yīng)迅速進(jìn)行，得到較高粘度的聚合物。這種方法制備的對苯二甲酰對苯二胺樹脂只能分批進(jìn)行，效率比較低且難得到性能穩(wěn)定的樹脂聚合物。CN101265326公開了一種對苯二甲酰對苯二胺樹脂的制備方法以及設(shè)備，即先將對苯二胺溶解后，用三軸自清潔型預(yù)反應(yīng)器，然后將對苯二甲酰氯按一定比例加入到預(yù)反應(yīng)器中，并加入吡啶類酸吸收劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后擠出，然后在靜置、洗滌、脫水、干燥后得到聚對苯二酰對苯二胺樹脂，并公開了一種三軸自清潔預(yù)反應(yīng)設(shè)備，制的了較高分子量的樹脂，但是此反應(yīng)是間歇式反應(yīng)。目前，對苯二甲酰對苯二銨樹脂的合成工業(yè)上主要是通過在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行低溫縮聚反應(yīng)合成的。在聚合過程單體的純度及分?jǐn)?shù)以及加入的助溶劑和產(chǎn)生的小分子的脫除對反應(yīng)都有很大的影響。且隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，體系粘度增加，產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，聚合物由于端基包埋無法進(jìn)一步反應(yīng)，致使生成的聚合物的分子量較小，且分布比較寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，該組合式雙螺桿擠出機(jī)預(yù)縮聚時提高混合效果減少剪切，使分子量分布均勻；反應(yīng)過程中脫揮段設(shè)計，聚合后端加大剪切，控制相轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)了粉料連續(xù)穩(wěn)定聚合；可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱，得到聚合物的分子量高，而且分布窄，能夠得到穩(wěn)定聚合物。本發(fā)明的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，由兩階雙螺桿T型組合而成如圖所示；其中，一階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為異向嚙合，二階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為同向嚙合。所述一階雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為10(Tl30mm，長徑比為12 16，轉(zhuǎn)速為20(T400rpm，物料停留時間為l(T30s。所述二階雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為10(Tl50mm，長徑比為40飛0，轉(zhuǎn)速為40 300rpm,物料停留時間為3 15min。所述一(I )階雙螺桿擠出機(jī)的冷卻溫度為-15 15°c。所述二( II )階雙螺桿擠出機(jī)分三個溫度區(qū)，溫度設(shè)定為-5 5°C，(T20°C，30^50 °C ο所述一階雙螺桿擠出機(jī)后段開孔，通過抽真空脫除聚合物中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫小分子。本發(fā)明一階雙螺桿擠出機(jī)為預(yù)縮聚反應(yīng)器，用來將對苯二胺溶解和部分對苯二甲 酰氯預(yù)縮聚；合成一定粘度的預(yù)聚物，然后將預(yù)聚物和剩余的對苯二甲酰加入第二階雙螺桿中進(jìn)一步反應(yīng)。第二階雙螺桿擠出機(jī)是主縮聚反應(yīng)器，并在其后段開孔抽真空脫除反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫小分子，且具有三段不同的螺紋段組成，具有最佳混合、輸送、脫揮的效果。
_4] 有益.效果本發(fā)明可以預(yù)縮聚時提高混合效果減少剪切，使分子量分布均勻；反應(yīng)過程中脫揮段設(shè)計，聚合后端加大剪切，控制相轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)了粉料連續(xù)穩(wěn)定聚合；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱，得到聚合物的分子量高，而且分布窄，能夠得到穩(wěn)定聚合物。


圖1為本發(fā)明組合式雙螺桿擠出機(jī)示意圖；圖2a為I階螺桿螺紋結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為II階螺桿螺紋結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例提供的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，由兩階雙螺桿T型組合而成；其中，一階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為異向嚙合，二階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為同向嚙合。一階雙螺桿擠出機(jī)后段開孔，通過抽真空脫除聚合物中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫小分子。在50L帶夾套的不銹鋼反應(yīng)釜中加入15Kg無水N-甲基吡咯烷酮，加入IKg經(jīng)高溫活化的無水氯化鈣，完成溶解后，通過液體計量加料系統(tǒng)將預(yù)制成的溶劑加入到第一臺雙螺桿中，冷卻至15°C，加入O. 65kg對苯二胺粉末加入到直徑120mm，長徑比14，轉(zhuǎn)速300rpm第一階雙螺桿反應(yīng)器中至溶解，然后將冷卻到-10°C，加入對苯二甲酰氯O. 325Kg進(jìn)行預(yù)聚，停留30s，將低聚物和吡啶分別以290g/min，7g/min的流量以計量泵同時加入直徑為100mm，長徑比48，轉(zhuǎn)速為150rpm的雙螺桿擠出機(jī)中，控制雙螺桿三段溫度分別為_5°C，5 ，40τ\12π η可以擠出淡黃色面包屑狀的聚合體，通過多次水洗除去溶劑后真空干燥得到對苯二甲酰對苯二胺粉末，測得其比濃對數(shù)粘度為6. 5dl/g。對比例在50L帶夾套的不銹鋼反應(yīng)釜中加入15Kg無水N-甲基吡咯烷酮，加入IKg經(jīng)高溫活化的無水氯化鈣，加入O. 65kg對苯二胺粉末攪拌溶解，然后將冷卻到-10°C，加入對苯二甲酰氯O. 325Kg進(jìn)行預(yù)聚，然后低聚物和剩余的O. 905kg對苯二甲酰氯一起加入到入直徑為100mm，長徑比48，轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)中，控制雙螺桿三段溫度分別為_5°C，5°C，40°C。約12min中可以擠出淡黃色面包屑狀的聚合體，通過多次水洗除去溶劑后真空干燥得到對苯二甲酰對苯二胺粉末，測得其比濃對數(shù)粘度為6. 0dl/go
權(quán)利要求
1.一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于由兩階雙螺桿T型組合而成；其中，一階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為異向嚙合，二階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為同向嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于所述一階雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為10(Tl30mm，長徑比為12 16，轉(zhuǎn)速為 20(T400rpm，物料停留時間為l(T30s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于所述二階雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為10(Tl50mm，長徑比為40飛0，轉(zhuǎn)速為 40 300rpm,物料停留時間為3 15min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于所述一階雙螺桿擠出機(jī)的冷卻溫度為-15 15°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于所述二階雙螺桿擠出機(jī)分三個溫度區(qū)，溫度設(shè)定為_5飛。C，(T20°C， 30^50 °C ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，其特征在于所述一階雙螺桿擠出機(jī)后段開孔，通過抽真空脫除聚合物中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫小分子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚對苯甲酰聚對苯二胺樹脂聚合用組合式雙螺桿擠出機(jī)，由兩階雙螺桿T型組合而成；其中，一階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為異向嚙合，二階雙螺桿擠出機(jī)的螺紋結(jié)構(gòu)為同向嚙合。本發(fā)明可以預(yù)縮聚時提高混合效果減少剪切，使分子量分布均勻；反應(yīng)過程中脫揮段設(shè)計，聚合后端加大剪切，控制相轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)了粉料連續(xù)穩(wěn)定聚合；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱，得到聚合物的分子量高，而且分布窄，能夠得到穩(wěn)定聚合物。
文檔編號C08G69/32GK102990901SQ201210594319
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者余木火, 孔海娟, 滕翠青, 張蕊 申請人:東華大學(xué)