Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО ПОЛИКАПРОАМИДА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО ПОЛИКАПРОАМИДА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО ПОЛИКАПРОАМИДА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ включает гидролитическую полимеризацию капролактама в присутствии 0,1-4 мас.% борной кислоты при 180-165oC с последующей подготовкой полимера к формованию нитей и волокон путем сушки с одновременным удалением низкомолекулярных соединений. Изобретение позволяет повысить выход поликапроамида, упростить процесс за счет исключения операции экстракции низкомолекулярных соединений, сократить расход энергии и воды, снизить температуру синтеза. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119928
Класс(ы) патента: C08G69/16
Номер заявки: 96119018/04
Дата подачи заявки: 25.09.1996
Дата публикации: 10.10.1998
Заявитель(и): Ивановская государственная химико-технологическая академия; Акционерное общество открытого типа "Клинволокно"
Автор(ы): Базаров Ю.М.; Мизеровский Л.Н.; Сухоруков А.А.
Патентообладатель(и): Ивановская государственная химико-технологическая академия; Акционерное общество открытого типа "Клинволокно"
Описание изобретения: Изобретение относится к технологии получения волокнообразующего поликапроамида.
Известны различные способы получения волокнообразующего поликапроамида катионной, анионной и гидролитической полимеризацией капролактама.
Однако при катионной полимеризации капролактама получается поликапроамид с малой молекулярной массой.
При анионной полимеризации капролактама получается разветвленный поликапроамид, обладающий плохой формуемостью в нити и волокна.
Наиболее широко применяемыми в промышленности являются способы гидролитической полимеризации капролактама. Они проводятся в присутствии воды в качестве инициатора и различных функциональных добавок.
Так, известен способ получения волокнообразующего поликапроамида гидролитической полимеризацией капролактама в присутствии регуляторов молекулярной массы, в качестве которых применяют моно- и дикарбоновые кислоты (Кудрявцев Г.И., Носов М.П., Волохина А.В. Полиамидные волокна. - М.: Химия, 1976, 264 с.).
Однако этот способ характеризуется невысоким выходом целевого продукта - поликапроамида и сложностью технологии.
Известен также способ получения поликапроамида из капролактама, ε- аминокапроновой кислоты и воды (Hubert E., Ludewig H., Герм. патент, N 748023, Marz 17, 1939).
Способ заключается в том, что капролактам, ε- аминокапроновую кислоту и воду, взятые в необходимых количествах, нагревают в емкости с обратным клапаном при температурах 190 и 180oC. При 8-часовом нагревании при 190oC получают продукт - полиамид, имеющий относительную вязкость 2,0, а при 16-часовом нагревании получают полиамид с относительной вязкостью до 2,8. В обоих случаях высокомолекулярный полиамид содержит 4% водорастворимых фракций.
Нагреванием при 180oC в течение 24 часов по этому способу получают полиамид с относительной вязкостью 2,3 и содержанием водорастворимых фракций 5,5%, а при 48 часовом нагревании получают полиамид с относительной вязкостью 2,6 и содержанием водорастворимых фракций ниже 4%.
Недостатком способа является то, что необходимо использовать ε - аминокапроновую кислоту, которая является малодоступной, к тому же содержание водорастворимых фракций составляет даже при длительном времени синтеза порядка 4%, что по современным технологическим требованиям является неприемлемым для формования нитей и волокон.
Наиболее близким к изобретению по техническому существу является (Кудрявцев Г.И., Носов М.П., Волохина А.В. Полиамидные волокна. - М., Химия, 1976, 264 с.) способ получения волокнообразующего поликапроамида путем гидролитической полимеризации капролактама в присутствии регуляторов молекулярной массы, в частности бензойной, уксусной, адипиновой кислот в количестве 0,1 - 0,4 мас.%. Процесс осуществляют при температуре 255 - 265oC в течение 24 - 32 часов. Затем проводят подготовку поликапроамида к формованию нитей, так как он содержит от 10 до 12 мас.% водорастворимых низкомолекулярных соединений, а именно капролактам и его олигомеры. Эту подготовку проводят путем осуществления последовательно двух операций: 1 - экстракция водорастворимых продуктов из поликапроамида большим количеством воды при температуре 95 - 120oC в течение 6 - 8 часов; 2 - сушка при температуре 135 - 145oC в течение 10 - 12 часов для удаления воды. В результате такого способа получают поликапроамид, имеющий 0,7 - 1,5 мас.% низкомолекулярных соединений и относительную вязкость 2,40 - 3,10. Выход полимера составляет 88 - 90%.
Однако этот способ обладает следующими недостатками:
небольшой выход целевого продукта - поликапроамида;
достаточная сложность процесса, обусловленная в основном операцией удаления большого количества низкомолекулярных соединений (включая регенерацию лактамных вод);
большой расход воды до 30 м3 на 1 тонну поликапроамида и электроэнергии до 790 кВт/ч на 1 тонну полимера;
применение в качестве теплоносителя высококипящих органических веществ, в частности динила, который, испаряясь, загрязняет окружающую среду канцерогенными веществами.
Таким образом, неизвестна простая, экологически чистая энерго- и ресурсосберегающая технология получения волокнообразующего поликапроамида с высоким выходом.
Сущность изобретения.
Изобретательская задача состояла в разработке способа получения волокнообразующего поликапроамида путем гидролитической полимеризации капролактама, который позволял бы повысить выход целевого продукта; обеспечить экономию ресурсов и энергии, повысить экологическую безопасность и упростить технологию.
Поставленная задача решена способом получения волокнообразующего поликапроамида, включающим гидролитическую полимеризацию капролактама и подготовку полимера к формованию нитей и волокон, включающую сушку, в котором процесс осуществляют в присутствии борной кислоты в количестве 0,1 - 4 мас.%, полимеризацию ведут при 180 - 165oC, а подготовку проводят путем сушки одновременным удалением низкомолекулярных соединений.
Способ позволяет получить следующие преимущества:
повысить выход поликапроамида до 96,5 - 97,5%;
упростить процесс за счет исключения операции экстракции низкомолекулярных соединений;
значительно сократить расход энергии и воды, в частности снизить расход электроэнергии на 1 тонну поликапроамида до 380 кВт/ч, воды - до 7 м3 на 1 тонну поликапроамида;
понижение температуры синтеза, что позволяет отказаться от использования высококипящего органического теплоносителя, что значительно улучшает экологическую обстановку в производстве;
не требуется регенерация лактамных вод, поскольку непрореагировавшего капролактама остается значительно меньше (всего 1,5 - 2,5%) и в процессе сушки он легко удаляется с помощью тока инертного газа с последующей конденсацией, после чего он возвращается в производство;
понижение температуры синтеза позволяет также получить поликапроамид лучшего качества за счет линейного строения макромолекул полимера, что положительно влияет на переработку полимера в нити;
снизить потери капролактама до 2 - 5 кг на 1 тонну поликапроамида.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.
Для реализации способа необходимы следующие материалы: капролактам - ГОСТ 7850-86, борная кислота - ОСТ 9656-75, в качестве инертного газа можно использовать азот, гелий.
Способ осуществляется следующим образом. В реактор загружают реакционную смесь, состоящую из капролактама, борной кислоты и воды, взятых в расчетных количествах.
Реакционную смесь нагревают до 180oC и выдерживают до начала образования твердой фазы. Затем понижают температуру до 175 - 165oC, выдерживают до окончания синтеза и содержимое реактора выгружают. Полученный полимер подвергают подготовке к формованию. Эту подготовку осуществляют нагреванием поликапроамида до температуры 140oC. При этом одновременно: 1 - удаляется вода; 2 - удаляются низкомолекулярные соединения. Из зоны сушки вода и низкомолекулярные соединения удаляются током инертного газа. Подготовленный полимер выгружают и направляют на формование мононити. Формование осуществляют по традиционной технологии и одинаково во всех примерах.
Пример. В предварительно нагретый до температуры 85 - 90oC реактор загружают реакционную смесь, состоящую из 18 г капролактама 0,18 г борной кислоты и 0,54 г воды. Реактор закрывают, герметизируют, охлаждают и вакуумируют при остаточном давлении 66 Па в течение 5 мин. Затем в реакторе создают подушку из инертного газа. Реакционную смесь нагревают до 180oC, выдерживают до образования твердой фазы. Затем понижают температуру до 175oC, выдерживают до окончания синтеза. Длительность синтеза составляет 44 часа. Реактор охлаждают и его содержимое выгружают. Полученный полимер измельчают в гранулы и подвергают подготовке к формованию. Для этого полимер загружают в сушилку, предназначенную для сушки полимера в псевдоожиженном слое. Сушилку нагревают до температуры 140oC при постоянном токе инертного газа в количестве 20 - 40 л/час. Отработанный инертный газ из сушилки проходит через ловушку мономера, гидролизатор и выбрасывается в атмосферу. Сушка осуществляется в течение 10 часов. По окончании сушки аппарат охлаждают, полимер выгружают и направляют на формование мононити. Формование поликапроамидной мононити осуществляют на микровискозиметре МВ-2 с диаметром фильеры 0,25 мм при температуре 265 - 270oC. Процесс формования мононити проходил стабильно.
Свойства поликапроамида, полученного как в примере, но при различных температурах синтеза и количествах борной кислоты, приведены в таблице.
Формула изобретения: Способ получения волокнообразующего поликапроамида, включающий гидролитическую полимеризацию капролактама и подготовку полимера к формованию нитей и волокон, включающую сушку, отличающийся тем, что процесс осуществляют в присутствии 0,1 - 4 мас. % борной кислоты, полимеризацию ведут при 180 - 165oC, а подготовку проводят путем сушки с одновременным удалением низкомолекулярных соединений.