[发明专利]一种节能环保的间位芳纶聚合工艺

说明书

本发明公开了一种节能环保的间位芳纶聚合新工艺，包括如下步骤：将间苯二胺与间苯二甲酰氯预聚后的产物，经干燥的液氨进行中和后进行首次密闭或在惰性气体保护下过滤，对所得滤渣用溶剂溶解后在密闭或在惰性气体保护下环境下进行第二次过滤，回收滤液用作下一周期的聚合，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的预聚在惰性气体保护下进行。本发明具有整体工艺能耗降低，特别是减小对环境污染，降低了现有技术中存在DMAc和聚合物都没有回收造成的严重的经济负担和资源浪费；和采用真空干燥，部分回收其中的DMAc，在高温下容易分解，产生酸性气体，影响回收的DMAc的质量，能耗和设备腐蚀大的缺点。

技术领域

本发明涉及到聚间苯二甲酰间苯二胺纤维生产工艺中的聚合方法，属于新材料技术领域，产品具有耐腐、耐温、电绝缘、耐辐射等优良性能，广泛应用于航空、航天、消防、化工、电子、纺织、机械等行业。

背景技术

间位芳族聚酰胺是由间苯二胺(MPD)和间苯二甲酰氯(ICl)在有机溶剂中(例如二甲基乙酰胺DMAc、二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮NMP等)缩聚而成。反应式如下:

所生成的副产物氯化氢一直是间位芳族聚酰胺制品工业生产过程中的存在难题。因为氯化氢使得溶剂的溶解性能降低，溶液混浊，聚合溶液的粘度大，导致间位芳族聚酰胺制品过滤、脱泡和输送过程中极为不便。同时酸性聚合溶液严重腐蚀设备和管道，所以很难直接用来进行工业化生产间位芳族聚酰胺纤维。

针对上述存在的问题，目前国内外学者进行了大量的研究，以减小付产物氯化氢的影响。已知的比较成熟的可解决的方案主要有以下两个大方向：

(1)：HCl用碱土金属氢氧化物中和，产生可溶于体系的盐。其中代表的专利文件有以下：

A.日本专利35-14,399和美国专利3,360,595采用Ca(OH)₂中和，生成溶于聚合体系的CaCl₂，然后干法纺丝。本方法的不足之处是因溶剂沸点高，能耗大；而且干法纺丝时，喷丝头的孔数多，间距小时，稳定性差，生产效率较低，成本高。

B.公开号为CN1219986A的专利介绍，也采用Ca(OH)₂中和，湿法纺丝，凝固液温度维持在约90-125℃，牵伸前把新生纤维塑化，塑化液温度为20-60℃。

C.申请号为CN200610118482.6的发明也涉及到反应生成的氯化氢用碱土金属化合物进行中和。

D.申请号为CN201010227716.7本发明涉及采用氢氧化钙一步中和，溶液中氯化钙含量6.5～9.3％。

上述四个专利技术方案的共同点是：缩聚产生的HCl副产物都是采用Ca(OH)₂中和，中和产物CaCl₂溶解在纺丝液中，形成均匀的溶液进行纺丝。纺丝胶液中含盐较高，温度降低时溶解在胶液中的盐会析出，形成凝胶粒子，所以纺丝时，胶液必须保持较高的温度。同时凝固液的温度也必须同样保持较高温度。这一方面，保持纺丝液成形条件平缓；另一方面，保持了CaCl₂的溶解度，以便初生丝中溶解的CaCl₂和溶剂向凝固液中扩散。

不足之处是，盐分高，水洗量大，残余在纤维中的盐分影响纤维的使用性能；另外，凝固液温度高，能耗大，凝固液中的溶剂挥发量大，工作环境较差，回收和环保投入大。

(2)：副产物HCl主要用干燥的液氨或碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠)中和，产生不溶于体系的盐，通过过滤去除。

a.日本专利35-14399和49-129,096专利建议，把聚合物溶液用氨气中和,生成不溶于聚合体系的氯化铵，经过滤后得到澄清的纺丝胶液，进行湿法纺丝。本方法的不足之处是聚合完成后，由于存在大量的氯化铵，溶液的流动性非常差，中和后过滤困难，未除尽的不溶解盐对纺丝溶液的可纺性影响极大。