Способ получения высокомолекулярногополикапроамида

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОНУ СВ ЕТЕЛЬСТеУ

Сеюз Советскни

Сециапнстнчесннк

Республик

<11>817032 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 19. 06. 79 (21) 2782433/23-05 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 300381, Бюллетень Н9 12

Дата опубликования описания 300381 51 М К„з

С 08 G. 69/16

ГосударствеамыА комнтет

СССР ао дмам изобретеннА и открыта А (53) УДК 678. 675 (088.8) 1 ! !

И.М. Власов, Е. Б. Кремер, Д. В.фильберт и A. B. БьЛяков (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических волокон (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО

ПОЛИКАПРОАМИДА

Изобретение относится к способу получения поликапроамида (ПКА), в частности к получению высокомолекулярного ПКА с заданными молекулярными массами, с пониженным содержанием низкомолекулярных соединений (НМС) и улучшенными волокнообразующими свойствами непрерывным процессом гидролитического полиамидирования капролактама с последующей поликонденсацией и демономеризацией расплава IIKA.

Известен способ получения высокомолекулярного поликапроамида (ЙКА) путем гидролитической полимефзации капролактама с последующей "вакуумной поликонденсацией и демономеризацией в присутствии перегретого пара. Способ состоит 20 в непосредственном удалении НМС из расплава под вакуумом в пределах 1-100 мм.рт.ст. в сочетании с подачей инертного газа-носителя, в частности перегретого водяного пара, 25 соотношение которого к количеству ниэкомолекулярных соединений, содер жащихся в ПКА до удаления их, составляет 25:1 — 1:1, преимущественно

tL0ç1 — 1: 1 (1 ). 30

Недостатком этого спосос а является то, что, применяя перегретый водяной пар в больших количествах (в широких диапазонах его расхода), нельзя получить высокомолекулярный IIKA, при этом с изменением расхода пара значительно изменяется молекулярная масса

IIKA, что неприемлемо в технологии его синтеза с заданными свойствами.

Цель изобретения — стабилизация заданных молекулярных масс полимера и содержание в нем низкомолекулярных соединений, а также уменьшение протекания побочных реакций.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения высокомолекулярного поликапроамида путем гидролитнческой полимеризации капролактама с последующей вакуумной поликонденсацией и демономеризацией в присутствии перегретого водяного пара, на стадии поликонденсации подают перегретый пар, отношение количества которого к количеству низкомолекулярных примесей в полимере до их отгонки составляет от 0,1:1 до 1:1.

817032 кулярной массы и содержания НМС определяется по формуле

))-1)С Съо»ж ЗЯИ-06168 о)

ОБ

1)С, ф, ° 06 эоэ /т+эof1-oe1e))y, Р >

Абсолютное количество подаваемого. пара в зависимости от требуемой молеII20I) Q (С, С),)Р )1-11;1(»(g»»»»»»„»»» i»»-»>-,(»-»»p( z a Q> — количество подаваемого перегретого водяного пара, кг/ч;

Q — количество IIKA, поступают)(ц щего на поликонденсацию, кг/ч;

С,„ — содержание НМС в ПКА, поступающего на поликонденсацию, в масс. долях;

С„ — содержание НМС в IIKA после поликонденсации, в масс.. долях;

С вЂ” концентрация в полимере о монофункционального регулятора молекулярной массы, г.экв/кг;

P — упругость водяного пара о при температурах поликонденсации и демономеризации, МПа;

P — давление в системе поликонOS денсации, МПа;

Т вЂ” температура поликонденсац, К; относительная вязкость

1%-ного раствора IIKA в

95,6%-ном серной кислоты прсле экстракции полимера в горячей воде;

Ч вЂ” коэффициент, зависящий от поверхности массообмена и времени контакта перегретого водяного пара с расплавом IIKA и равный 0,50, 0,90.

Для пленочных аппаратов при подаче пара через коллектор в зависимости от времени поликонденсации и скорости истечения пара через отверстия в коллекторе " имеет значения в пределах 0,50-0,65.

Дня аппаратов с перемешивающими устройствами при прохождении перегретого пара через всю массу расплава ПКА изменяется в пределах 0,700,90..

Предлагаемый способ поясняется следукнщими примерами.

Пример 1. Поступающий на пол конденсацию расплав ПКА в количестве 43 кг/ч имеет относительную вязкость 2,24 и содержит 13,5 масс.%

НМС. Регулятор молекулярной массы отсутствует. Поликонденсацию ПКА проводят в аппарате с перемешиванием при 9 =0,85,температуре 533 К и давлении 59,85 ° 10 МПа (450 мм.рт.ст.).

Из расчета получения IIKA с содержа- нием 6 масс.% НМС и относительной вязкостью после водной .экстракции . 3,10 подают пар согласно формуле расчета в количестве 5,65 кг/ч. Получают OKA с содержанием 6.,22 масс.%!

О

S0

HMC,относительная вязкость которого после водной экстракции 3 12. Кетогруппы в ПКА отсутствуют (содержание их определяют полярографически). Соотношение перегретого пара к НМС, находящихся в IIKA перед его поликонденсацией, составляет 0,9:1.

При подаче перегретого пара, в

2,5 раза превышающего расчетное количество при соотношении 1,8:1, получают tIKA c относительной вязкостью

2,81 после водной экстракции и содержанием 5,32 масс.% HMC . Кето-группы отсутствуют.

Без подачи перегретого пара получают IIKA с содержанием 8,7 масс.%

НМС, относительная вязкость которого после экстракции 3,26. Содержание кето-групп 0,4 мк экв/г.

Пример 2. Способ проведения поликонденсации ПКА аналогичен примеру 1, однако в системе присутствует регулятор молекулярной массы— бензойпая кислота в количестве

-э

2,3 10 r.экв/кг и поликонденсацию проводят при давлении 25,3 10 МПа (190 мм.рт.ст.). Из расчета получения IIKA с содержанием 4,5 масс.% НМС и относительной вязкостью после водной экстракции 3,2 подают пар в количестве 0,9 кг/ч.

Получают IIKA с содержанием НМС

4,6 масс.%, относительная вязкость которого после экстракции 3,21.Содержание кето-групп менее 0,2 мк экв/г.

Отношение перегретого пара к количеству НМС, находящихся в IIKA, поступающего на поликонденсацию, составляет

0,15:1.

Без подачи перегретого пара получают ПКА с относительной вязкостью после экстракции 3,31 и содержанием

5,15 масс.% НМС. Содержание кетогрупп 2,2 мк ° экв/г.

Пример 3. Способ проведения поликонденсации аналогичен примеру 2, однако поступающий на поликонденсацию ПКА содержит 10,2 масс.% НМС. Поликонденсацию проводят при давлении

6,65.10 МПа (50 мм.рт.ст.) при P =

0,74.

Из расчета получения IIKA с содержанием 3,0 Масс.% НМС и относительной вязкостью после водной экстракции 3,3 в систему подают пар согласно формуле расчета в количестве

2,9 кг/ч.

Получают IIKA с содержанием

2,96 масс.% НМС, относительная вязкость которого после отмывки от НМС

3,28. Содержание кето-групп 0,3 мк экв/г. Соотнощение количества подаваемого лара к количеству НМС в IIKA

Формула изобретения

Составитель A.Переверзева

Редактор T.Nåðìåëøòàéí Техред М.Коштура

Корректор О.Билак

Заказ 1228/31 Тираж 530, ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 перед его поликонденсацней составляет 0,66:1.

При подаче пара в количестве, в

2 раза меньше расчетного, получают

tIKA с относительной вязкостью после экстракции 3,37, содержанием 3,12 масс.% НМС и кето-групп 1,2 мк ° экв/г.

Беэ подачи перегретого пара соответственно получают IIKA с относительной вязкостью 3,43, содержанием

3,45 масс.% HNC и кето-групп 2,8 мк .экв/г. 10

Пример 4. На поликонденсацию поступает расплав IIKA с вязкостью 2,18, содержанием 10,2 масс.%

НМС в количестве 50 кг/ч и бензойной кислоты - 1,64 10 гр экв/г. Поли- 15

Конденсацию проводят в аппарате без перемешивания при P = 0,55, температуре 538 К и давлении 13,3"10 МПа (75 мм.рт.ст.).

Из расчета получения ПКА с содер- ;щ жанием 3,5 масс.% НМС и относитель.— ной вязкостью после экстракции 3,3 подают пар в количестве 3,9 кг/ч.

Получают tIKA с содержанием 3,4 масс.%

НМС, относительная вязкость которого после водной экстракции 3,33.

Содержание кето-групп 0,6 мк.экв/г.

Соотношение количества подаваемого пара к количеству НМС в IIKA перед

его.поликонденсацией составляет

0,76г1. 30

Без подачи перегретого пара получают полимер с содержанием

3,73 масс.% НМС и относительной вязкостью после экстракции 3,39.Содержание кето-групп 3,8 мк экв/г. 35

Таким образом, подача перегретого пара в количествах, определяемых по формуле, позволяет при прочих равных условиях получать tIKA не только c меньшим содержанием НМС, но с за-,д данными молекулярными массами и значительно меньшим содержанием кетогрупп, которые являются продуктами нежелательных побочных реакций. При этом возможно получение высокомолекулярного IIKA с относительной вязкостью выше 3,0 s широком диапазоне остаточных давлений 1 33 10 -79,8 °

10 Nlla со значительно меньшей подачей перегретого пара.

Предлагаемый способ повышает прочность получаемых технических нитей на 2-4.гс/текс и снижает обрывность элементарных волоконец и нитей при термовытягивании в 2 раза.

Способ получения высокомолекулярного поликапроамида путем гидролитической полимеризации капролактама с последующей вакуумной поликонденсацией и демономеризацией в присутствии перегретого водяного пара, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабилизации заданных молекулярных масс полимера и содержания в нем ниэкомолекулярных соединений, а также уменьшения протекания побочных реакций, на стадии поликонденсации подают перегретый пар, отношение количества которого к количеству низкомолекулярных примесей в полимере до их отгонки составляет от 0,1:1 до 1:1.

Источники информации, принятые во внимание при эиспертизе

1. Заявка ФРГ 9 2461902, кл. С 08 G 69/46, опублик.1978 (прототип).