[发明专利]一种用于制备纳米聚酰胺复合材料的增密缩聚反应设备及制备方法

说明书

 

技术领域：

本发明属于纳米复合材料制备领域，特别涉及一种增密缩聚反应器及制备方法，用于制备纳米聚酰胺复合材料。

 

背景技术：

     聚酰胺-工程塑料（PA6、PA66及PA系列）应用广泛，市场潜力很大，随着各项科学技术进步，用户对聚酰胺工程塑料提出一些更高要求如下：聚酰胺工程塑料成本控制、聚酰胺工程塑料吸水率控制、聚酰胺工程塑料尺寸稳定性控制、聚酰胺工程塑料理化性能控制、聚酰胺工程塑料收缩率控制、聚酰胺工程塑料密度控制、阻燃聚酰胺工程塑料重复使用性控制等等。

 在产业化生产中如何达到以上要求中七种控制要求，解决聚酰胺-工程塑料其批量生产过程出现技术的难点问题在于：蒙脱土分散一般，蒙脱土析出现象，蒙脱土二次团聚，蒙脱土聚合未充分、成本过大等因素，因此必须对聚酰胺-工程塑料进行技术革新：采用新工艺、新配比、新设计以及新设备。

 随着石油化学工业和其他工业的发展，为聚酰胺的发展提供了丰富、价廉的原料和广阔的市场。聚酰胺因为其本身特有的物理性能，可广泛应用在机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域，并且成为各行各业中不可缺少的结构材料，同时纳米聚酰胺复合材料具有更高的针对性，同时稳定性更高，而纳米聚酰胺母浆作为制备纳米聚酰胺复合材料的重要成份，其纳米聚酰胺母浆的制备也成为了现在工业的重点发展项目。

针对上述各类难点问题，本发明在批量化生产技术革新、创新与研究，包括 “无水纳米制备”、“纳米聚酰胺母浆制备”、“增密反应缩聚制备”。为了控制生产能耗，本发明选用新工艺、新方法：包括一步法聚合（缩聚），三维功效等制成纳米聚酰胺复合材料，使纳米蒙脱土在聚酰胺有机插层中全面发挥其性能。即：“无水纳米蒙脱土亲和聚酰胺单体母浆法插层增密反应缩聚（共聚/聚合）”来制成聚酰胺纳米复合材料。该方法是经“纳米聚酰胺母浆”聚合法：通过无水纳米蒙脱土制备器制备纳米蒙脱土经三维干燥、除湿、后输入无水纳米聚酰胺母浆制备器经过纳米蒙脱土和聚酰胺单体三维高效均匀全面亲和有机化合成 “母浆”后输入增密反应缩聚制备器进行插层反应缩聚的新技术工艺，增密加速将已具有机化的纳米蒙脱土聚酰胺有机物机体，经本发明的全程新技术、新工艺、新配比、新制备达到纳米蒙脱土优良分散，纳米蒙脱土不析出、纳米蒙脱土无二次团聚、纳米蒙脱土与聚酰胺单体全面彻底聚合，从而提高聚合物的各项理化等性能、达到用户要求，既节约工艺时间又工艺节拍紧凑，并通过热能系统智能控制来降低生产成本。

发明内容：

本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，而提供一种增密缩聚反应器及制备方法，用于制备纳米聚酰胺复合材料。

纳米复合材料是指复合材料中分散相尺度有任何维尺寸在1-100nm内的复合材料。除了球状粒径小之粉体外，高长径比（Aspect ratio)之层状补强结构更受到全世界高分子工业瞩目，层状材料经剥离分散后可充份发挥分子层级之结构特性。蒙脱土（Montmorillonite)是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土族矿物共发现11个，他们是滑间皂土、贝得土、锂皂土、蒙脱土、钠脱土、皂土、锌皂土、斯皂土、锂蒙脱土和铜蒙脱土等，但从内部结构来讲可分为蒙脱土亚族（二八面体）与皂土亚族（三八面体）。蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一，与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大，这样在层与层之间含有不定数量的水分子及交换性阳离子，在本发明中采用新设计开发的无水纳米蒙脱土三维干燥设备，通过新的无水纳米蒙脱土三维干燥工艺，可彻底排除纳米蒙脱土层与层之间的水分子等。

纳米聚酰胺复合材料及其生产方法如下，其中生产方法包括以下步骤：

一、    无水蒙脱土的制备：

无水蒙脱土的制备通过三维干燥器制成，干燥器具备高速超声波振动剪切式搅拌功能（转速：2000-10000转/分），干燥温度达60-200℃之间，三维干燥器规格 RISE-NM-01 容积600L传热迅速，不妨碍纳米蒙脱土热传导，并且性能稳定、控制灵敏，结构紧凑，环保卫生。干燥后的无水纳米蒙脱土粉通过自动计量泵在适时的时候输入到无水纳米聚酰胺母浆制备器中供制备无水纳米聚酰胺母浆时使用。

无水纳米蒙脱土制备工艺流程：