[发明专利]尼龙盐溶液制备方法中的前馈工序控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年5月1日提交的美国申请61/818,051的优先权，该申请的全部内容和公开结合于本文中。

技术领域

本发明涉及制备尼龙盐溶液中的工序控制，尤其是涉及制备尼龙盐溶液中的前馈工序控制。所述前馈工序控制用于得到具有目标pH值和/或盐浓度的盐溶液。

背景技术

聚酰胺通常可用于纺织、服装、包装、轮胎增强、地毯、汽车的模塑部分的工程热塑性塑料、电子设备、体育设施以及各种工业应用。尼龙是一种高性能材料，其可用于要求具备优异的耐久性、耐热性和韧性的塑料和纤维方面。被称为尼龙的脂肪族聚酰胺可通过二羧酸和二胺的盐溶液制备。将所述盐溶液蒸发后进行加热以使其聚合。此种生产方法中的一个挑战就是保证在最后的聚酰胺中二羧酸和二胺具有一致的摩尔平衡。例如，当通过己二酸（AA）和己二胺（HMD）生产尼龙-6,6时，不一致的摩尔平衡会不利地导致分子量降低，并影响尼龙的可染性。已经通过利用间歇盐工艺实现了摩尔平衡，但是间歇工艺不适用于大规模工业化生产。另外，摩尔平衡也可在连续模式下通过多个反应器实现，在盐的生产中每个反应器均有单独的二胺供应。

US2130947描述了一种如式H₂NCH₂RCH₂NH₂所示的二胺和式HOOCCH₂R’CH₂COOH所示的二羧酸的盐溶液，其中，R和R’是不含烯属和炔属不饱和的二价烃基，R具有至少为两个碳原子的链长。测定盐溶液的pH值，并确定拐点。然后将所述盐溶液供入反应器中，以形成聚酰胺。

US2012/0046439描述了一种用于制备聚酰胺的二酸和二胺盐溶液的制备方法。该方法包括将至少两种二酸和至少一种二胺混合，其中盐的重量浓度为40～70%，所述方法包含：在第一步中，利用一种二酸和一种二胺制备二酸和二胺的水溶液，其中二酸和二胺的摩尔比小于1，以及在第二步中，调整二酸和二胺的摩尔比至0.9-1.1，并通过加入另一种酸和任选地额外的水和/或二胺来修正盐的重量浓度。

US2010/0168375描述了二胺和二酸的盐溶液，尤其是六亚甲基二胺己二酸盐的浓溶液，其可作为生产聚酰胺、尤其是生产PA66的起始材料。所述溶液可通过在第一步中将二胺和二酸混合（其中盐的重量浓度为50-80%），以提供二酸和二胺的水溶液（其中二酸/二胺的摩尔比大于1.1），以及在第二步中通过加入二胺将二酸/二胺的摩尔比调整为0.9-1.1，优选0.99-1.01，并任选地向其中加入水以修正盐的重量浓度来制备。

US4233234描述了一种连续制备6-12个碳原子的链烷二羧酸和6-12碳原子的链烷二胺的盐的水溶液的方法，通过将特定的链烷二羧酸和特定的链烷二胺在要制备的盐的水溶液中反应来制备。盐的水溶液从第一混合区通过传输区和第二混合区循环至第一混合区，液体链烷二胺和链烷二羧酸水溶液在第一混合区和第二混合区之间引入。引入少于等当量的链烷二胺，剩余量的液体链烷二胺在第二混合区之后加入，所述盐的水溶液以其形成的速度从第一混合区中移出。

US6995233、US6169162、US5674794和US3893811均公开了聚合反应器。

虽然已尝试改进工艺以获得目标参数，如适宜的pH值、摩尔平衡和/或尼龙盐溶液中的盐浓度，但仍然存在着挑战。尤其是二羧酸，更具体地讲是己二酸，其为具有可变颗粒尺寸的粉末，从而使得体积密度变化非常大。采用二羧酸粉末将引入另一个变量，从而使得在连续工艺中难以实现目标参数，如pH值和盐浓度的一致性。用于二羧酸粉末的容积式给料器加剧了这种困难。考虑到在连续工艺中实现目标参数的一致性的困难，现有技术中通过一系列反应器加入化学计量的量的二胺。对尼龙盐溶液的pH值和盐浓度进行测定，并在测量后加入额外的二胺、二羧酸粉末和/或水以调整尼龙盐溶液。然而，测量后进行调整导致“追赶”pH值或盐浓度。进一步地，使用一系列的pH计、折射仪和反应器增大了设备的量、投资成本和能量成本。

发明内容