第5章第2节 聚酰胺.ppt

⑵ 由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物,称为尼龙mn,简写为PAmn，m为重复单元二元胺的碳原子数，n为重复单元中二元酸的碳原子数，通式为： 如1,6-己二胺和1,6-己二酸缩聚所得聚合物称为PA66 1,4-丁二胺和1,6-己二酸缩聚得到的聚合物称为PA46 （二）聚酰胺-6的生产原理与工艺 1、聚合机理： 聚酰胺-6的聚合机理分为： 1、聚合机理： ② 加聚反应 己内酰胺和已生成的氨基己酸发生亲核加成反应，使分子链增长。 1、聚合机理： 1、聚合机理： ③平衡反应与结晶过程 由于阴离子聚合反应在聚合物熔点以下进行，聚合后期的反应特征是在分子量迅速增长的同时，伴随聚合物结晶和凝固。 2、聚酰胺-6的生产工艺 U形VK管是两根并列的双层夹套直管，下端连通，并通过旋塞控制两管之间物料的通过速度，熔融的已内酰胺和助剂通过助剂计量槽进入第一管，经过第一段（220±1）℃和第二段（260±1）℃聚合反应，经旋塞进入第二管，保持保持（260±1）℃下反应。第二管内有内管，熔融的聚合物溢流通过内管形成膜层以保证充分混合，质量均匀和较好地排除水汽和气泡。聚合时间根据树脂的用途来确定，单丝用树脂为35h左右，帘子线用树脂为40～70h。聚合好的熔体用齿轮泵送出，可直接纺丝，也可以铸带切片。 主要原料:己内酰胺 生产原理:高温；惰性气体保护； 水作引发剂；Mn=15000～23000 主要设备:直形VK管和U形VK管 聚酰胺-6 2、聚酰胺-6的生产工艺 1 常压法 1 （1）聚合原理 　　已内酰胺在高温下，微量水存在时的聚合反应如下： 反应的温度：250~260℃ 引发剂的用量：已内酰胺的0.5%～5%； 分子质量调节剂：乙酸（0.07%～0.14%）或己二酸（0.2%～ 0.3%）； 反应的转化率：一般为85%～90% 2、聚酰胺-6的生产工艺 总的聚合平衡反应 1 常压法 1 常压法　主要用于生产相对粘度较低（ηr＝2.2～2.7，相对分子质量为13000～14000）的聚酰-6树脂，所用的反应器为直形VK管和U形VK管。 直形VK管高为9m左右，以联苯-联苯醚为载热体，采用分段加热的方式进行加热变。一段温度为230～240℃；第二段温度为（265±2）℃；第三段温度为（240±2）℃。投料前用氮气置换反应器中的空气后，再将熔融的（90～100℃）的己内酰胺经过滤后，用齿轮泵送入熔体贮罐，并将引发剂和相对分子质量调节剂送入助剂计量槽，然后按比例将物料从VK管顶部加入，使其慢慢从管内多孔挡板间曲折流下。单体在第一段被引发剂开环并初步聚合；经过第二段和第三段完成平衡聚合反应。反应过程中产生的水份不断从反应器顶部排出。单体物料在管内的平均停留时间约20h。聚合后熔融的产物用齿轮泵从直形VK管底部送出，可以直接纺丝、也可以铸带切片。 2、聚酰胺-6的生产工艺 ●影响聚合及工艺控制的各种因素 a. 原料纯度：可能残留的酸性或碱性杂质，或还原性、氧化性杂质，皆不利于聚合，必须提纯。 b. 引发剂(活化剂)：水解聚合所用的引发剂水，一般用量为己内酰胺量的1~3％。 c. 聚合温度：己内酰胺水解聚合是一个平衡反应，随聚合温度上升，平衡向生成低分子物的方向移动。 2、聚酰胺-6的生产工艺 温度高，起始时聚合速度快 反应达平衡时，温度越高，聚合物生成量越低，而低分子物含量上升 第一段230-240oC，使己内酰胺开环。 第二段260-265oC，使反应加速。 第三段240-250oC，使低分子物的含量降低。 聚合温度分段控制 d. 分子量调节剂(稳定剂)：最常用为醋酸或己二酸。 反应转化率一般为85-90%，尼龙-6中含有单体及环状低聚物，其含量与聚合温度有关，这些水溶性低分子化合物存在下会影响纺丝过程及成品纤维的强度等性能。 e. 尼龙-6树脂中单体及低聚物的处理 低分子化合物一般在纤维纺丝过程中或高聚物成粒后用水洗除去。 高压法　高压法是在250～260℃，0.98MPa条件下，采用直管形反应器，助剂用0.13%的水和0.05%的己二酸，制备较高粘度（ηr＝3.5左右，相对分子质量为18000～22000）的树脂，聚合时间70h左右。聚合后的熔体用齿轮泵送出，可直接纺丝，也可以铸带切片。 常减压并用法　该法中所用的反应器是两直形管，第一管分三段加热使单体聚合，聚合后的熔体用齿轮泵送入第二管的顶部以薄膜的形式通过真空度为26.7～40kPa区域，蒸出单体和水份，其中所含的5%的单体回收使用，然后进入第二管下部的细径管中进一步聚合成高粘度树脂，ηr＝3.5或4.4，前者供纺丝用，后者供注塑成型用，其中含低分子物7%～10%。 2、聚酰胺-6的生产工艺 1 高压法、常减压并用 2