聚合物合成工艺学课件

薛俊介绍采用熔融缩聚制备尼龙-66的合成工艺步骤，关键工艺影响因素分析，产物结构与性能，主要用途一工艺流程图目前工业上尼龙-66的生产，皆采用尼龙-66盐在水溶液中进行缩聚的工艺路线。原因有二：1.对于由两种双官能度构成的线形缩聚体系，如己二酸与己二胺构成的线形缩聚体系，若要获得高分子量的聚合物，参加反应的官能团须是等当量的。采用尼龙-66盐的方法可将由己二酸和己二胺的混缩聚转变为均缩聚，而保证反应官能团之间的等当量比。2.工业生产中，尼龙-66盐先在加压的水溶液中反应，可以有效防止己二胺的挥发逸失，稳定了己二酸与己二胺的物料配比。当准备开始时，此时的原料的浓度约为50％，不利于缩聚反应发生，先将原料“66”盐水溶液通过泵输送到蒸发器中当到达蒸发器中，原料升温浓缩，随着水分不断蒸发，尼龙-66盐溶液浓度也不断增大。一直到浓缩至浓度65％时，此时出料温度约为108℃。

浓度65％出料的原因：缩至浓度65％时出料是考虑到减少己二胺的挥发逸失，同时避免尼龙-66盐在浓缩阶段过多缩聚，物料粘度增大，使传热和传质困难。浓缩至65％的“66”盐水溶液，用柱塞泵打入管式预热器，在管式预热器中预热至215℃~216℃，保持1.5h~2h，同时借助水蒸气压力作用升压至1.8MPa左右即可。管式预热器结束后，然后进入卧式U型反应器，在反应器内物料停留时间2.5hr，最高温度达到250℃时，即缩聚工段结束，此时反应程度达大约85％，可以离开反应器。

为什么在现在结束？因为为了避免己二胺的蒸发逸失，缩聚工段是在加压的条件下进行的，因此体系中水含量因为缩聚生成水而增加。尽管升高温度有利于提高缩聚速率，但是由于水含量的原因不能使得反应程度达到更高，因此缩聚工段结束时反应程度控制在85％左右为适宜。离开反应器后，让物料经柱塞泵，此时来自卧式U型反应器的物料，粘度很大，并且含有大量的水分。在将其打至闪蒸器，到达闪蒸器后，在闪蒸器中压力从1.8MPa迅速降至常压，因此水分大部分蒸发。当温度达到275℃时可以从闪蒸器出料，同时加入分子量稳定剂、消光剂TiO2及其它添加剂使其混合均匀将混合均匀的反应物送进后缩聚釜中，在后缩聚釜中因为物料粘度很大，所以后缩聚釜内置螺旋推进器和外置抽真空装置，以58r/hr转速搅拌，并且使后缩聚在270℃~280℃和40kPa的条件下进行。让物料在后缩聚釜中停留时间为40min左右，此时后缩聚结束。最后呈熔融状态的物料经齿轮泵、加压强制打出，送至铸带或熔融纺丝工段。到此整个尼龙-66的合成工艺结束二、结构、性能、用途Carothers于1931年申请了聚酰胺专利。杜邦公司从Carothers的基础研究中，开发第一个聚酰胺品种、尼龙-66。1939年工业化，用作纤维。这种纤维在当时被誉为“比蜘蛛丝还细，比钢铁还强”。尼龙-66大分子链由亚甲基和酰胺键构成。酰胺键的内聚能约为690kJ/mol；而亚甲基的内聚能仅有4.14kJ/mol。大分子链之间较易形成氢键，再者亚甲基具有较好的柔顺性，使得大分子链易于排列规整，因此聚酰胺是一种结晶性聚合物。尼龙-66作为塑料或纤维时，数均分子量一般在10000以上。作为常规使用的尼龙-66的数均分子量一般为15000~30000。尼龙-66结晶部分的密度为1.24，而非晶部分的密度为1.09。尼龙-66的熔点为246℃~267℃。尼龙-66的热分解温度大于350℃。能够长期在80℃~120℃的条件下使用。尼龙-66的玻璃化温度与结晶度、分子量、水分含量及测定方法有关，一般在－65℃~80℃。尼龙-66具有一定程度的吸水性。尼龙-66的吸水性是非晶