[发明专利]生产聚酰胺的方法

说明书

发明领域

本发明涉及由二羧酸和二胺生产聚酰胺的方法。本发明更具体涉及一种具有改进的生产效率的生产聚酰胺的方法，该方法通过在无溶剂存在下将二胺加入熔融的二羧酸中以在它们之间进行直接聚合进行。

背景技术

聚酰胺通常用尼龙盐或其水溶液作为原料而生产。生产聚酰胺的方法可用此类原料按间歇或连续方式生产。例如，在间歇方法中，将尼龙盐的水溶液在加压下在一个反应器中加热，在反应器中尼龙盐的聚合在单一相中进行，同时抑制二胺组分因蒸馏而损失。在二胺组分通过聚合固定后，逐渐释放反应体系中的蒸汽，聚合最终在常压或减压下完成。在连续方法中，随着原料连续加入，顺序进行与间歇方法中相同的步骤，并将生产的聚酰胺连续卸出。

然而，使用尼龙盐水溶液作为原料造成如下问题。尼龙盐水溶液具有约50％的浓度。存在的大量水需要耐高压反应器，因为需要高压以防止作为溶剂的水在聚合初始阶段被蒸馏出来。此外，最后必须将用作溶剂的大量水与在聚合期间生成的缩合水一起除去。在除去水时，存在很多不便，如因水蒸发潜热导致的聚酰胺发泡、固化，和因在反应期间液面的很大变化导致的残留在反应器壁上的聚酰胺热降解。因此，为防止这些不便应采取对策。此外，使用尼龙盐水溶液不仅需要大量的用于除去水的热能，而且涉及很多技术和经济问题，如每批操作的低聚酰胺收率。

在例如日本专利公开33-15700和43-22874中描述的用尼龙盐作为原料的方法中，避免了很多上述问题，但需要另一些分离和纯化尼龙盐的步骤，因此不能提供生产聚酰胺的有效方法。

对于用除了尼龙盐和其水溶液外之外的原料的聚合方法，已知其中将含少量水的二胺在220℃或更低温度下在常压下滴加入二羧酸中的方法(日本专利申请特开48-12390)；将二胺在常压下滴加入熔融二羧酸中以在它们之间直接反应的方法(日本专利申请特开57-200420和58-111829)。这些方法与采用尼龙盐和其水溶液的那些方法相比，在技术和经济上都是有利的。然而，该方法实际上必须按间歇方式进行，使用连续型聚合反应器进行这些方法相当困难。

当设计生产聚酰胺的装置时，必须关注供热、表面更新能力、均匀搅拌和混合等。为确保间歇聚合与连续聚合之间的聚酰胺的相同生产率，与连续聚合相比间歇聚合中的装置的尺寸被限制得更低。此外，在间歇聚合中，优选将聚酰胺在分子量达到预定值后一个小时内从反应器中卸出。因此，要求聚酰胺造粒机具有能够在一小时内处理一批聚酰胺料的容积。随着最近造粒机的生产容量迅速提高，已经可买到相当大尺寸的造粒机。然而，容量仍限于至多10吨/小时。因此，考虑到造粒机的容量，在间歇方法中聚酰胺的最大生产量被限制到10吨/小时。若需要更大的生产量，必须使用多个造粒机，导致特别不良的生产效率。在一方法中，将通过间歇方法生产的聚酰胺暂时以熔融态贮存，然后逐渐送入进行聚酰胺连续造粒的造粒机中。该方法可使用生产量小的造粒机。然而，在该方法中，存在一些问题如在贮存期间聚酰胺的聚合度发生变化，因夹杂气泡导致线料(strand)断裂，因此不能进行连续造粒。

间歇聚合反应器和连续聚合反应器各自具有相应的优缺点，因此，不能简单确定其优越性。通常，连续聚合反应器适合少品种和大量生产，而间歇聚合反应器适合多品种和少量生产。据信连续聚合法经济上变得比间歇聚合法有利的转折点为10,000吨或20,000吨/年。在适合通过间歇法进行的生产方法中或其中试图超过间歇生产的有利范围的生产量的间歇生产方法中，重要的是考虑如何提高间歇方法的生产效率。因此，需要开发一种生产聚酰胺的更有效的方法。

本发明概述

本发明的一个目的是提供一种具有提高的生产效率的生产聚酰胺的方法，该方法通过在无溶剂存在下将二胺加入熔融的二羧酸中以在它们之间进行直接缩聚进行。

考虑到上述目的通过本发明人进行深入研究，结果本发明人发现，在通过在无溶剂存在下将二胺加入熔融的二羧酸中以在它们之间进行直接缩聚生产聚酰胺的方法中，该聚合方法平稳地从间歇方式转换至连续方式，并且通过如下步骤提高生产效率：使缩聚在第一间歇聚合反应器中进行至中间阶段，填充气相部分使中间阶段聚酰胺与预定压力的蒸汽接触，然后将聚酰胺加入第二连续聚合反应器中同时使中间阶段聚酰胺的聚合度保持基本恒定。基于此发现，完成了本发明。