[发明专利]一种用于芳纶Ⅱ预聚合的物料静态混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种物料静态混合器，更具体地说，本发明涉及一种用于芳纶Ⅱ预聚合的物料静态混合器，属于静态混合器设备技术领域。

背景技术

杜邦公司于1966年发表了一种高性能聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，其正式的商品名为凯夫拉纤维，我国简称对位芳纶、芳纶1414或者芳纶Ⅱ。因其具有高强度、高模量和耐高温等特性，目前广泛用于轮胎帘子线、高强度索具、高压容器外壳、汽车摩擦片、建筑土工材料、代替钢铁的各种增强复合材料、输送带、特种帆布等。在军事方面如制作防弹衣、头盔、导弹外壳、装甲板、雷达装置外罩等。由于它的用途十分广泛，曾被称为“全能纤维”。

芳纶Ⅱ的聚合过程是对苯二甲酰氯（TPC）和对苯二胺（PPDA）在溶剂体系中进行反应，该反应具有反应速度快，放热量大的特点，因此制备聚合物通常采用两步法工艺。首先，将PPDA溶于溶剂（含有氯化钙的N-甲基吡咯烷酮的）中，形成低温溶液，然后将等摩尔比的TPC分两步加入反应中。第一份TPC占总TPC量的20-40%，与PPDA溶液形成预聚物，然后将剩余的TPC与预聚物进行反应，得到最终聚合物。通常可分为间歇法和连续法获得聚合物，但是间歇法生产效率低下，批次间产品质量波动大，适用于实验室，在工业化生产中一般采用连续法。在连续法生产芳纶Ⅱ聚合物的过程中，TPC以融态（大于82℃）参与反应，第一份熔融TPC与PPDA低温溶液进行预聚合，形成预聚物。预聚物控制在低温状态并与第二份TPC进入聚合反应器进行反应，获得芳纶Ⅱ聚合物。

在连续法生产芳纶Ⅱ聚合物，进行预聚合反应过程中，PPDA低温溶液与第一份熔融态TPC进行反应时，由于该反应过程中两种物料存在很大的温差，既要保证高温物料进料端设备的温度维持在物料熔点（82℃）之上，否则TPC会由液态转变为固态，进料口堵塞；又要保证低温物料端设备温度维持在低温状态（30℃以下），否则由于PPDA活性极强，影响产品性能；同时由于此处的高分子反应易产生少量的低聚物沉淀，累积的结果会造成进料口或出料口的堵塞，生产过程由此终止，因此该设备需要具备在生产中进行适时在线内部清理的功能，避免停车。同时由于芳纶Ⅱ聚合反应对反应单体的计量比精度要求极高，因此对设备的泄漏量也有要求，不允许设备长期处于泄漏状态，影响反应物配比从而影响产品性能。

我国虽然从20世纪80年代也开始了对位芳纶纤维的研究，当时在聚合物方面已经取得了一定的进展，但是一直没有找到合适的混合设备能够进行连续的聚合反应，从而导致生产的芳纶Ⅱ聚合物特性粘度不均匀，使纤维的力学性能的离散系数很大，不能达到使用要求。

国家知识产权局于2008年10月29日公开了一件公告号为CN201140046的实用新型专利，该专利公开了一种用于高温差快速反应的物料混合器，使混合反应顺利进行。并将本实用新型应用到芳纶生产中，实现聚对苯二甲酰对苯二胺树脂连续稳定化地工业生产。该混合器包括壳体、壳体内的混合仓、通向混合仓的两流体通道及进料口，混合仓的上端设活塞仓，活塞的两侧壁有竖向的导槽，进料口的上端有一插销穿过活塞两侧的导槽。采用该实用新型能使反应的两个单体在溶剂和助溶剂中以精确化学计量系数为配比连续稳定的混合好后进入到聚合反应器中，连续稳定地生产高分子量的树脂。

上述混合器主要考虑的是对两个进料口的清理，并在高温物料进料端设置了清理活塞。但是，混合器对预聚合反应过程中的低聚物的沉积物的清理功能考虑不足，没有考虑到活塞在密封方面可能存在的泄漏问题。

上述混合器没有充分考虑到活塞与混合仓外的密封问题。由于活塞经常运动，因此其密封难度较大，同时在混合仓中的溶剂极易渗透、润滑，且极性极强，对密封材料的腐蚀严重，一旦密封失效发生渗漏，则需要生产停车，损失极大。如果不处理，预聚物或PPDA溶液从混合仓泄漏出去，泄漏量难以控制，造成后续反应过程中物料配比失衡，影响聚合物的品质。

发明内容

本发明旨在解决现有混合器用于芳纶Ⅱ预聚合时存在的问题，提供一种用于芳纶Ⅱ预聚合的物料静态混合器，达到适时在线去除低聚物沉淀物，避免生产停车，同时防止物料持续泄漏，影响反应物配比从而影响聚合物品质的目的。

为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：