一种高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺的连续聚合方法

摘要

本发明提出了一种高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺的连续聚合方法，通过聚合配方的设计，以及与之配套的新型混合装置及氯化氢排出装置的设计和使用，不仅保证了PPTA聚合的连续进行，而且所得PPTA分子量较高；方法的关键包括：配料，将助溶盐，对苯二胺（PPD）低温溶解；对苯二甲酰氯（TPC）保持熔体状态；混合，文丘里式喷射混合器和一个动态或静态混合器的组合使用可以保证TPC和PPD溶液的均匀混合；聚合，以双螺杆反应器完成PPD和TPC的聚合并去除部分反应释放的氯化氢；本发明的优点是可以提高PPD和TPC反应的稳定性，保证生产的连续稳定进行，并有利于氯化氢的高效脱出；利用本发明的连续聚合方法，可以稳定连续的实现高粘度PPTA的聚合生产。

主权项

一种高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺的连续聚合方法，其特征在于包括以下步骤：（1） 在溶解釜中加入溶剂N‑甲基吡咯烷酮，并在氮气保护及搅拌下加入助溶盐，在70～110℃下加热使助溶盐溶解，所用溶剂在使用前用分子筛除水，所述的助溶盐为氯化钙或氯化锂，或氯化钙和氯化锂以任何比例混合的混合物，溶剂与助溶盐的重量比为溶剂∶助溶盐＝1∶0.05～0.15，助溶盐在使用前高温处理，在200～400℃下加热1～6小时；反应釜中溶液加热1～2小时后将其冷却至0～25℃，在搅拌下加入对苯二胺溶解；对苯二胺在溶剂体系中的摩尔浓度为0.3～0.7mol/L；待对苯二胺溶解后将溶液温度下降到‑5～10℃；TPC直接储存在温度85～100℃的储罐中，并以熔体形式进行后续操作；(2)将PPD溶液和TPC分别通过输送泵输送到混合器进行混合，两种单体流体的流量大小及配比通过高精度流量计调节和控制，TPC和PPD的加入摩尔比为TPC∶PPD＝1.01:1～1:1，混合器由两部分组成，第一部分是文丘里式喷射混合器，该混合器对两种流体进行预混合，其中TPC熔体从喷射混合器的中心喷嘴喷出，喷嘴类型不限，喷出的液滴粒径在1～100um范围内；PPD溶液从混合器的四周呈环形向中心喷射或直接流出，第二部分是与第一部分直接连接的一个动态混合器或静态混合器，对混合液进行进一步的混合；使用动态混合器，则要求混合器的转速在5000～8000rpm；使用静态混合器，则要求混合液在该混合器中的停留时间不超过10s； （3）混合后的液体直接通过自流的方式进入双螺杆反应器中完成最终的聚合，双螺杆反应器的螺杆长径比为30: 1～85: 1，转速为50～600rpm，螺杆温度控制在90℃以下；（4）在上述聚合过程中，加入酸吸收剂，则可以在PPD溶解冷却后加入，也可在混合器中或螺杆靠近进料口段加入；酸吸收剂的加入量与TPC的摩尔比为1.5～2.5：1；酸吸收剂为吡啶，三乙胺，以及与吡啶结构类似的其他胺类；（5）将聚合后的反应产物进行水洗，干燥，得到聚对苯二甲酰对苯二胺；用乌氏粘度计测试其比浓对数粘度。