[发明专利]一种聚酯酰胺连续化生产工艺

说明书

本发明公开了一种聚酯酰胺连续化生产工艺，本发明工艺中采用缩合釜、分馏塔、聚合釜、真空泵、旋风分离器、切粒机等设备进行制备，本发明将单体先在缩合釜中反应生成齐聚物，再将得到的齐聚物转移到聚合釜中，在负压条件下进一步聚合反应得到聚酯酰胺，得到的聚酯酰胺出料后通过切粒机切粒，得到聚酯酰胺粒料。通过本聚酯酰胺连续化生产工艺，可以实现聚酯酰胺的连续化生产，回收并再利用单体中易挥发的组分，实现废水的分离，达到聚酯酰胺环境友好型连续生产的目的。

技术领域

本发明涉及可降解高分子材料制造领域，具体涉及一种聚酯酰胺连续化生产工艺。

背景技术

在可降解高分子材料中，脂肪族聚酯很容易生物降解，目前研究较为成熟的，主要有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物，它们在药物控制释放体系及骨折内骨固定装置中获得了深入的研究和应用。但是，脂肪族二元酸二元醇聚酯一般熔点较低，机械强度不足够的高；而工业聚酰胺如尼龙6、尼龙66等工程塑料，虽然具有优异的机械性能，但不具有生物降解性。随着研究的深入，人们发现在脂肪族聚酯主链上引入酰胺键，可获得一类新型的可生物降解高分子——脂肪族聚酯酰胺(PEA)。早期的聚酯酰胺共聚物主要应用领域是作为热溶胶，通过在其分子链中引入长链羧酸如脂肪族二元酸或环状脂肪族二胺，形成低熔点缓慢结晶的聚合物，但它们机械强度低，不适合制作任何实用的结构部件，而且也没有生物降解性。

为了克服传统的脂肪族聚酯、聚酯-酰胺机械强度低、无生物降解性、溶点低、热降解剧烈从而导致加工性能差等缺点，有研究者由天然氨基酸制备聚酯酰胺，发现它们不仅具有很好的机械性能还具有生物降解性，但通常要通过一系列复杂的反应来合成，并需要借助于保护基团。后来有研究者利用化学方法在聚酯分子链中引入了适量的能够形成分子间氧键的酰胺链段以提高强度，发现它们也具有生物降解性，从而合成了一类新型的可生物降解高分子材料——聚酯酰胺及其共聚物。该类共聚物在分子量较低时也能显示很高的强度。近几年，基于脂肪族聚酯酰胺共聚物具有无毒及可降解性成为生物降解材料新的一员，引起了环境学家和化学研究者的强烈关注。这类共聚物结合了聚己内酯优秀的生物降解性和聚酰胺巨大的机械强度而应用于塑料包装，农业及医疗等领域。

聚酯酰胺的合成主要为一步法合成，一步法即同时将所有单体及催化剂一起加入，进行反应，制备聚合物。一步法制备方法简单，但所得到的聚酯酰胺为无规共聚物。另外，由于一步法是将所有单体一起加入反应釜中，其中易挥发或者低沸点的单体容易挥发，与反应产生的水一起离开反应釜，这样将一方面导致环境的污染，另一方面随着低沸点组分的流失，反应釜中原料的比例也将发生变化，进而影响最终产品的质量。

因此研究一种能够连续化生产聚酯酰胺的生产工艺是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术制备聚酯酰胺时存在的缺陷，提出一种聚酯酰胺连续化生产工艺，通过本发明聚酯酰胺连续化生产工艺，一方面可以防止低沸点有机成分泄漏到环境中造成环境污染，另一方面可以回收并重新利用这些低沸点有机成分，保持体系的物料比例，从而制备性能可控的产品。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

聚酯酰胺连续化生产工艺，具体制备步骤为：

(1)聚酯酰胺齐聚物的制备：将二元羧酸、二元醇与二元胺加入到缩合釜中，在140-220℃下脱水反应2-6h，得到聚酯酰胺齐聚物、气态易挥发单体和气态水，所述聚酯酰胺齐聚物留在缩合釜中继续参与聚酯酰胺连续化生产，水与易挥发的单体经过分馏塔分离，所述分离后的易挥发单体重新导入缩合釜中参与反应，所述分离后的水达到99.9wt％后直接排放舍弃；