[发明专利]用于生产聚醚酰亚胺的方法

说明书

背景技术

聚醚酰亚胺是独特的聚合物，其表现出优异的物理和化学性能，包括高的耐热性、独特的强度和优异的加工性能。

已经公开了多种制备聚醚酰亚胺的方法。特别引起兴趣的两种方法是所谓的熔融聚合法和溶液聚合法。

溶液聚合通常是这样进行，通过使芳香族双(醚酐)和有机二胺在高温下在惰性溶剂中通过经由二胺的亲核攻击的酐的开环反应以形成酰胺-酸聚合物。随后通过除去水形成聚醚酰亚胺。利用该方法，通常通过共沸蒸馏除去反应中的水。

尽管已经有效地利用前述方法来生产高质量的聚醚酰亚胺，但是它们具有某些缺点。

由于在反应物料的温度下反应中的水立即变成蒸气，任何反应速率的增加会导致包含在反应器中溶液内的水蒸气更剧烈地释放。因此，随着反应速率增加，水蒸气释放变得越来越强烈。因此，需要控制溶液聚合反应的速率以防止反应器内容物的过量发泡从而避免反应器内容物逸出流入相关的反应器管线和处理装置。

因此，一直需要一种有效的方法用于生产高质量的聚醚酰亚胺。

发明内容

本文公开了用于制备聚醚酰亚胺的方法，该方法包括用液体反应溶剂、双酚A二酐、间-苯二胺和选自邻苯二甲酸酐和苯胺的链终止剂装填反应器，将干燥的惰性气体流引入液体反应器内容物的表面之下，以及通过将惰性气体分散于液体反应器的内容物中并且从反应器的顶部空间排除惰性气体和水而择性地从反应器选除去水。

本文还公开了一种方法，其中，间-苯二胺以这样的速率加入使得产生足够的反应速率以便以一速率释放来自获得的反应中的水，该释放水的速率在缺少干燥的惰性气体流的情况下导致反应器内容物的过量发泡。

本文公开了包含双酚A二酐、间苯二胺和选自邻苯二甲酸酐和苯胺的链终止剂的液体反应混合物，所述混合物进一步包含分散于其中的干燥惰性气体，该气体的量足以防止由于缩合中的水的蒸发导致的混合物发泡。

该方法存在数个优点，包括更快的反应时间并且降低由于发泡引起的反应器内容物的损耗。

附图说明

图1是具有搅拌器2、螺旋折流板3、氮喷射(nitrogensparge，氮喷射器)4，和氮气的气泡5的聚合物反应容器1的示意性侧视图。

具体实施方式

本发明部分地基于以下发现：通过使用特定条件用于在聚合条件过程中，在升高的温度下将惰性气体引入反应混合物，现在可以实现之前没有的优点，例如更有效地除水，产生更少的泡沫。

优选地，反应在升高的温度下在来自氮气的压力下发生于邻二氯苯(ODCB)中。将间苯二胺加入至搅拌的5000加仑(18927升)反应器中的双酚A二酐、链终止剂和邻二氯苯混合物。该初始内容物通常占反应器体积的约50％。由于反应物料的温度，形成的水立即变成蒸气。该蒸气不能立即从反应溶剂中逸出，并且使反应器内容物发泡。尽管在生产设计中可以包括反应器中的另外的蒸气空间以允许反应的发泡的性质，反应的速率和泡沫的产生对可以添加间苯二胺的快慢程度施加了限制并且延长了整批循环时间。

本发明发明人已经发现通过将惰性气体喷射进入反应容器的下部，优选以将惰性体的气泡分散至整个反应器的方式，改进聚醚酰亚胺的溶液聚合的方法。惰性气体的气泡有助于水蒸气的运动逸出反应溶液并且减少反应容器的发泡。这反过来使得反应速率提高并且缩短了生产给定大小的批量聚醚酰亚胺所需的反应时间。

以选定的速率引入惰性气体以除去由反应释放的水蒸气并且降低反应器中的发泡。一般以约10至约100标准立方英尺/分(scf/m)[283升/分至2830升/分]；通常约10至约50scf/m/m[283升/分至1415升/分]；优选约20scf/m[566升/分]的速率引入惰性气体；惰性气体喷射可以在反应容器内的单个点或多个点引入。在反应容器中，容器装有混合辅助装置(blendingaid)，如机械搅拌器或搅动器，惰性气体优选引入混合辅助装置水平以下。混合辅助装置随后将反应器内的惰性气体的气泡分散并且提供局部液体/气体界面用于从反应混合物中释放水蒸气。

本专利申请中公开了各种数值范围。因为这些范围是连续的，它们包括最小值和最大值之间的每个值。除非另外明确说明，本申请中规定的各种数值范围都是近似值。涉及相同组分或性质的所有范围的端点包括端点并且可独立地组合。