ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленные способы получения полиамидов из "Синтетические полимеры и пластические массы на их основе 1964" В качестве катализаторов быстрой полимеризации е-капролактама предложены натриевые соли органических кислот [50, 51], едкий натр, металлический натрий [52] и др. Для многих из применяемых катализаторов предложен механизм полимеризации, учитывающий особенности реакции. Особенностью поли-е-капроамида, полученного в результате анионной полимеризации, является отсутствие концевых карбонильных групп. На концах цепи имеются аминогруппы и, по-видимому, лактам-ные циклы. В полимере содержится меньще непрореагировавшего е-капролактама (5%), чем при гидролитической полимеризации. [c.621] Скорость щелочной полимеризации е-капролактама может быть значительно увеличена с помощью сокатализаторов М-алкилимидов, например М-ацетилкапролактама [53] или веществ, способных образовывать Г -алкилимиды с е-капролактамом (ангидридов дикарбоновых кислот, хлорангидридов кислот и т. п.). [c.621] Полимеризация е-капролактама в присутствии щелочного катализатора и сокатализатора может быть проведена непосредственно в форме при температуре ниже температуры плавления полимера при нормальном давлении. Этот метод позволяет получать отливки весом до нескольких сотен килограммов. [c.621] Физико-механические свойства поликапроамида (капролона), полученного полимеризацией капролактама в металлических формах в присутствии щелочных катализаторов с добавкой ацетилкапролактама в качестве сокатализатора или при добавлении металлического натрия и углекислого газа [54, 55] лучше, чем у обычного поликапроамида (капрона). [c.621] Автоклавный метод обусловливает периодичность процесса. Полимер получается отдельными партиями (соответственно загрузке автоклава). Схема производства представлена на рис. 126. [c.622] Капролактам, имеющий температуру застывания не ниже 68,5 С и перманганат-ное число более 400 сек, точно отвешивается на весах и через люк загружается в аппарат для растворения /, снабженный лопастной мешалкой и паровой рубашкой. [c.622] В него добавляется дистиллированная вода (5—10% от веса лактама). Одновременно подают пар для обогрева аппарата и включают мешалку на 40—60 мин до полного растворения лактама. Затем в аппарат / вводят стабилизатор — рассчитанное К1)-личество ледяной уксусной кислоты (0,002—0,005 моль на 1 моль капролактама в зависимости от требования производства). [c.622] При растворении лактама можно вводить и другие добавки, например красители или матирующие вещества. Красители должны быть устойчивы к высоким температурам. В качестве матирующего вещества чаще всего употребляют двуокись титана. Температура застывания лактама и перманганатное число определяются по методикам [27]. [c.622] Полимеризация капролактама производится в автоклаве 2. В него сразу же после выгрузки полимера предыдущей партии через один из фильтров 3 сливается раствор лактама. Давление паров воды легко преодолевается давлением подаваемого в аппарат / чистого азота, содержащего не больше 0,005% Ог. После заполнения автоклава его нагревают до 250—260° С. Давление в автоклаве постепенно повышается до 15 ат, тогда начинают производить частичную сдувку пара до 10—12 ат. Затем в течение 3 ч давление пара постепенно снижают до 0,5 ат и образовавшийся полимер выдерживают 3—5 ч при 245—255° С. После окончания процесса в автоклав подают азот под давлением 3—4 ат и выгружают полиамид через нижнее выпускное отверстие. [c.622] Автоклав емкостью 1—6 выполняется из нержавеющей стали, снабжается к,ак рубашкой, так и змеевиком, помещенным внутри. На крышке автоклава расположены штуцера для загрузки, спуска давления, подачи азота и установки термометра. В дне аппарата имеется вентиль для удаления расплава. Соотношение высоты и диаметра автоклава 2 1с тем, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу от поверхностей нагрева к лактаму и полимеру и не очень затруднить удаление последних остатков водяных паров по окончании процесса образования полиамида. Аавтоклав заполняется раствором лактама на высоты. [c.622] Обогревается автоклав обычно парами динила, образующимися в котле 4. Вся система — динильный котел и автоклав — является замкнутой, и поэтому температура паров может превышать температуру кипения динила. Выпускной вентиль внизу автоклава обогревается от малого динильного котла. Автоклав также можно обогревать паром высокого давления. [c.622] Фильтры для раствора лактама работают поочередно. Фильтрование осуществляется через слой байки и батиста, уложенный между проволочными сетками из нержавеющей стали. Верхняя сетка имеет 64 отверстия на 1 см а нижняя — 8000 отверстий на 1 сл . Грубая проволочая сетка препятствует подъему байковой ткани при продувке автоклава через фильтр, а тонкая — служит для задержки волокон, отрывающихся от фильтровальных тканей. Крышки фильтров и трубопроводов, идущих от аппарата для растворения и фильтров к автоклаву для предотвращения кристаллизации лактама и закупорки линий, обогреваются паром. [c.622] Полимер в виде узких ленточек поступает в заполненную водой ванну 5, где охлаждается, застывает, и затем подается в дробильную машину. [c.622] Ванна представляет собой четырехугольный сосуд размером (6 -н 10) X 0,5 X X 0,4 м. Три вала с кольцами обеспечивают раздельное прохождение лент затвердевшего полимера в воде во избежание их склеивания. В ванне циркулирует вода с температурой 10—12° С. [c.622] По выходе из аанны ленты полимера лаправляются по закрытому алюминиевому желобу в дробилку 7, где нарезаются на кусочки (крошку) размером (7 -г- 8) X 6 X X (2 3) мм. В экстракторе 8 крошка промывается от ннзкомолекулярных примесей дистиллированной водой. Для этого собранная от двух или трех загрузок автоклава крошка заливается водой, и одновременно с подачей пара во внутреннее на1 реватель-ное приспособление включается в работу мешалка. После достижения 100° С перемешивание продолжают 2 ч, а затем удаляют из экстрактора воду и с помощью насоса 9 подают ее в приемники воды 10. Первая экстракция снижает содержание низкомолекулярных примесей в крошке с 10 до 4—5%. [c.622] После окончания экстракции крошку собирают в центрифугу и удаляют часть воды. Затем ее сушат в вакуумных барабанных сушилках 12 при 125—130° С (6—10 мм рт. ст.) до остаточной влажности не более 0,1% и выгружают в плотно закрывающиеся алюминиевые бочки 13. [c.624] Экстрактор представляет собой эмалированный стальной котел емкостью 5—10 м , снабженный внутренним нагревательным приспособлением и быстроходной мешалкой с переменным числом оборотов (45—27 об)мин). [c.624] Главным компонентом низкомолекулярных примесей, удаляемых водой из крошки полимера, является капролактам. Промывная вода после первой экстракции поступает на выпарную установку и упаривается в ней по плотности 1,04 г/сж при 17° С. Раствор дополнительно концентрируется в малом испарителе до застывания лактама. Остаточное количество воды удаляется в вакууме, после чего безводный лактам подвергают перегонке. Выход чистого лактама достигает 70-75%. [c.624] Непрерывный метод позволяет получить из капролактама полимер, состоящий из макромолекул, мало различающихся по величине. Метод основан на том, что в присутствии небольших количеств соединений, отщепляющих при конденсации воду, например е-аминокапроновой кислоты или соли АГ (соли гексаметилендиамина и адипиновой кислоты), капролактам в течение нескольких часов при нормальном давлении превращается в высокомолекулярный полимер. Ход реакции образования поликапролактама в присутствии соли АГ представлен на рис. 127 и 128 [27]. [c.624] Как видно из рисунков, скорость реакции зависит от количества соли АГ. Уже через 3—4 ч при добавлении 5% соли АГ достигается относительная вязкость 2,0— 2,1 при содержании низкомолекулярных веществ в полимере 11—12%. Равновесие наступает через 8—10 ч и отвечает относительной вязкости 2,4 и содержанию низкомолекулярных веществ 10—11%. Дальнейшее нагревание при 260° С не меняет этих показателей. Добавление большого количества соли АГ (например, 5%) приводит к получению смешанного полиамида (сополиконден-сата), что сказывается на свойствах полимера. [c.624] Вернуться к основной статье