Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
Поликонденсация соли АГ. Исходя из основных требований к волокнообразующим полимерам (достаточно высокая молекулярная масса, монолитность и отсутствие продуктов окисления) при проведении технологического процесса необходимо обеспечить:
1) постоянство соотношения гексаметилендиамина и адипиновой кислоты (по массе) в процессе реакции; 2) достаточно полное удаление воды, выделяющейся в процессе реакции; 3) исключение возможности термической деструкции полимера (с заметным выделением газообразных продуктов разложения); 4) полную изоляцию реакционной массы от воздействия кислорода воздуха.
Эти условия достаточно полно выполняются при периодическом процессе поликонденсации соли АГ в три стадии. Первая стадия осуществляется в водной среде под давлением 1,5—1,9 МПа, вторая — в расплаве при атмосферном давлении, третья — в расплаве в токе азота или при разрежении. Поликонденсация соли АГ проводится обычно в автоклаве, конструкция которого принципиально не отличается от обычного (см. стр. 276). В отличие от автоклава для получения поликапроамида автоклав для получения анида должен быть подключен к вакуумной установке для проведения последней стадии процесса под вакуумом.
Водный раствор, содержащий 60—66% соли АГ, под давлением азота 0,3—2 МПа загружают в нагретый до 230—270°С автоклав, который соединен с атмосферой через гидравлический затвор для снижения растущего во время загрузки противодавления (при загрузке под давлением выше 1 МПа нет необходимости в снижении противодавления). После загрузки раствора закрывают загрузочный вентиль и вентиль на линии, соединяющей автоклав с гидравлическим затвором, и разогревают реакционную массу.
Первая стадия. На этой стадии реакция протекает в водной среде под давлением 1,5—1,9 МПа до достижения температуры реакционной массы, равной 260°С. Для этого температуру с 200 до 260 °С повышают с определенной скоростью.
Необходимость выполнения этих условий диктуется особенностями реакции поликонденсации соли АГ, протекающей при относительно низких температурах со значительной скоростью. При 220°С в течение 40 мин образуется полимер с молекулярной массой около 5000, имеющий такую же температуру плавления, как и высокомолекулярный продукт (около 255 °С). Следовательно, подъем температуры в интервале от 200 до 260 °С должен проводиться с такой скоростью, чтобы вода, применявшаяся в качестве реакционной среды, не была бы отогнана раньше, чем будет достигнута температура реакции, равная температуре плавления полимера.
В этом случае вся масса образующегося полиамида диспергирована в воде и по достижении температуры -плавления переходит в расплав. Если же скорость разогрева реакционной массы недостаточна, то, поддерживая давление на уровне 1,5—1,9 МПа, всю воду из автоклава удаляют раньше, чем температура реакционной массы достигнет температуры плавления полимерами в автоклаве образуется твердый блок полимера.
На первой стадии процесса поликонденсации соли АГ после достижения температуры 260°С молекулярная масса получаемого полиамида составляет примерно 7000 и при выдерживании в этих условиях почти не изменяется.
Вторая стадия. Эта стадия процесса состоит из следующих операций: отгонки воды при снижении давления в автоклаве до атмосферного и выдерживания реакционной массы при атмосферном давлении.
Первая операция должна проводиться весьма осторожно во избежание вспенивания реакционной массы, попадания ее в линию гидрозатвора и резкого снижения температуры. Поэтому практически при поликонденсации больших количеств соли АГ температура реакционной массы к началу спуска давления должна быть доведена до 262—265 °С.
Точное выдерживание указанного температурного предела чрезвычайно важно, так как при более низкой температуре возникает опасность образования блока полимера даже при полном включении обогрева автоклава из-за большого расхода тепла, связанного с испарением значительного количества воды. При более высокой температуре реакции к началу отгонки воды (выше 265 °С) температура реакционной массы самопроизвольно поднимается до 280°С (и выше), и до конца всего процесса поликонденсации понизить ее не удается даже при полностью выключенном обогреве автоклава. В этом случае происходит термическая дес трукция полимера и ухудшаются его показатели.
Вторая операция заключается в выдерживании реакционной массы при атмосферном давлении в течение некоторого времени. Это позволяет достаточно полно отогнать реакционную воду, что обеспечивает возможность последующего (на третьей стадии)'со-
здания разрежения в автоклаве до 0,093—0,096 МПа, не вызыва
при этом вспенивания полимера.
Третья стадия. Последняя стадия получения полимера осуществляется под вакуумом. Давление в автоклаве снижается равномерно (с определенной скоростью) в течение 1 ч. За это время достигается максимальное значение заданного разрежения. После некоторой выдержки расплава полимера под вакуумом реакция заканчивается и полимер выгружается из автоклава с помощью сжатого азота под давлением 0,2—0,3 МПа. Общая продолжительность третьей стадии процесса 3 ч. На этой стадии температура в автоклаве поддерживается в пределах 275—278 °С.
