Способ получения фибридов гетероцепных полиамидов

 

Использование: производство пластмасс, синтетической бумаги, нетканых и лакокрасочных материалов. Сущность изобретения: проводят неравновесную поликонденсацию на границе раздела фаз водно-щелочного раствора пиперазина, направляемого сплошным потоком перпендикулярно к перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты при молярном соотношении 4,0 : (1,0-1,1) соответственно. Скорость газовой фазы не превышает 16 м/с. Полученные фибриды отделяют.

Изобретение относится к области получения синтетических гетероцепных полимеров с циклами в цепи методом поликонденсации на границе раздела фаз в пенном режиме и может быть использовано в производстве пластмасс, синтетической бумаги, нетканых и лакокрасочных материалов.

Известен способ получения полиамидов путем взаимодействия водно-щелочных растворов алифатических диаминов с хлорангидридами ароматических дикарбоновых кислот, находящихся в газовой фазе, с использованием носителя газовой фазы на границе раздела жидкость газ в пенном режиме, причем, в качестве носителя газовой фазы применяют перегретый водяной пар (1).

Недостатком этого способа является ограниченное использование диаминов, в частности, алифатических первичных диаминов, обладающих более высокой реакционной способностью по сравнению со вторичными циклоалифатическими диаминами.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения фибридов гетероцепных полиамидов неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз водно-щелочного раствора диамина, направляемого сплошным потоком перпендикулярно к перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделением фибридов, причем, поликонденсацию проводят при скорости истечения раствора диамина и скорости перегретых паров дихлорангидрида дикарбоновой кислоты, равных соответственно 2-6 м/с и 16-48 м/с (линейная скорость газовой фазы) и молярном соотношением мономеров дихлорангидрида дикарбоновой кислоты и диамина 1,5:1 (2).

Недостатком этого способа является ограниченное применение диаминов в качестве ацилируемого мономера жидкой фазы, использование только высокореакционных первичных аминов, которые являются вредными веществами первого класса массы.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является расширение сырьевой базы за счет использования химически безопасных соединений, а также повышение выхода конечного продукта и повышение его молекулярной массы.

Поставленная техническая задача решается следующим образом.

Фибриды гетероцепных полиамидов получают неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз водно-щелочного раствора диамина, направляемого сплошным потоком перпендикулярно к перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделением фибридов, причем процесс проводят при молярном соотношении пиперазин: дихлорангидрид дикарбоновой кислоты, равном 4 (1-1,1) и линейной скорости газовой фазы, равной 15-16 м/сек.

Пиперазин циклоалифатический вторичный диамин из-за своей структуры не является токсичным соединением, а полимер, полученный на его основе, не уступает по свойствам известным полиамидам (полигексаметилентерефталамидами и полигексаметиленизофталамидам).

При проведении процесса важно соблюдение заявленных параметров, так как молярное соотношение пиперазин: дихлорангидрид дикарбоновой кислоты, равное 5:1, существенно не изменяет свойств конечного продукта, но приводит к увеличению затрат.

Молярное соотношение пиперазин: дихлорангидрид дикарбоновой кислоты равное 1,0: 1,0, приводит к тому, что в реакционной зоне будет проскок ацилирующего монометра, что приводит к вредным выбросам.

Молярное соотношение пиперазин: дихлорангидрид дикарбоновой кислоты, равное 1: 1,5, отвечает полному связыванию ацилирующего мономера и ацилируемого, но при этом выход конечного продукта составляет 40% от теоретического.

Линейная скорость газовой фазы, равная 15-16 м/сек, является оптимальной для данного процесса, так как при скорости 10 м/сек создается неоптимальный аэродинамический режим в реакционной зоне, что приводит к уменьшению выхода.

Линейная скорость больше 16 м/сек приводит к проскоку ацилирующего мономера при хороших условиях аэродинамики, что опять снижает процент выхода конечного продукта.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 0,63 м³/ч газовой фазы с температурой 190-220^oС и концентрацией терефталилхлорида 1 моль/м³ поступает в конфузор реакционной камеры с наибольшим диаметром 16 мм. Через напорные полости в кольцевые щели поступает водно-щелочной 0,1 М раствор пиперазина (жидкая фаза) с температурой 95-100^oC и общим расходом 122 л/ч (на две ступени реакционной камеры).

Линейная скорость газовой фазы составляет 10±1 м/сек, соотношение мономеров пиперазин: терефталилхлорид 4:1.

В реакционной камере при контакте фаз протекают процессы полиамидирования, нейтрализации и фибридообразования.

Реакционную массу подают в сборник-сепаратор, где разделяют на паровоздушную смесь, сбрасываемую через вал центробежного пеногасителя, холодильник-конденсатор типа труба в трубе и каплеотбойник в атмосферную свечу и полимерную суспензию. Водно-щелочную суспензию подают в фильтр-приемник, фильтрат возвращают в емкость для приготовления жидкой фазы, а фибриды полиамида ПТ промывают горячей водой, отжимают на центрифуге, упаковывают в полиэтиленовые мешки.

Выход продукта при данных технологических параметрах составляет 78% приведенная вязкость в серной кислоте полиамида 6,8·10^-2 м³/кг.

Пример 2. 0,63 м³/ч газовой фазы с температурой 200 ^oС и концентрацией терефталилхлорида 1 моль/м³ поступает в конфузор реакционной камеры с размерами, указанными в примере 1. В кольцевые щели реакционной камеры подают 0,1 М водно-щелочной раствор пиперизина с температурой 95^oС при общем расходе жидкой фазы 122 л/ч; линейной скорости газовой фазы 15 м/сек, соотношением мономеров пиперазин: терефталилхлорид, составляющем 4:1,1. В реакционной камере протекают описанные в примере 1 процессы. Реакционную массу из реактора-фибридатора под динамическим напором воздуха подают в сборник-сепаратор, где подвергают разделению. Водно-щелочную суспензию полиамида подвергают процессам отделки, аналогично примеру 1.

Приведенная вязкость полиамида в серной кислоте составляет 8,7·10^-2 м³/кг, выход полимера по терефталилхлориду составляет 90,1%

Формула изобретения

Способ получения фибридов гетероцепных полиамидов неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз водно-щелочного раствора диамина, направляемого сплошным потоком перпендикулярно перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделением фибридов, отличающийся тем, что в качестве диамина используют пиперазин, а неравновесную поликонденсацию проводят при молярном соотношении пиперазин дихлорангидрид дикарбоновой кислоты 4,0 1,0 1,1 соответственно и линейной скорости газовой фазы не более 16 м/с.