BG64709B1 - Метод за получаване на полиамиди от аминонитрили - Google Patents

Метод за получаване на полиамиди от аминонитрили Download PDF

Info

Publication number
BG64709B1
BG64709B1 BG104608A BG10460800A BG64709B1 BG 64709 B1 BG64709 B1 BG 64709B1 BG 104608 A BG104608 A BG 104608A BG 10460800 A BG10460800 A BG 10460800A BG 64709 B1 BG64709 B1 BG 64709B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
liquid
mixture
water
solid phase
pressure
Prior art date
Application number
BG104608A
Other languages
English (en)
Other versions
BG104608A (bg
Inventor
Ralf Mohrschladt
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of BG104608A publication Critical patent/BG104608A/bg
Publication of BG64709B1 publication Critical patent/BG64709B1/bg

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/04Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • C08G69/18Anionic polymerisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретението се отнася до метод, съгласно който водните мономерни и олигомерни екстракти, отпадащи при добиването на полиамиди по време на екстракцията на полимеризата с вода, се използват за получаване на полиамиди чрез директно взаимодействие с аминонитрили.

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася до метод за получаване на полиамида от аминонитрили и водна среда при повишена температура и повишено налягане.
Изобретението се отнася освен това до водни мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаването на полиамида по време на екстракцията на полимеризата с вода.
Полимерите, получени от полиамида чрез полимеризация напр. на ε-капролактам съдържат нискомолекулни части, които се състоят от капролактам и олигомери. На практика тези нискомолекулни части се отстраняват чрез екстракция с гореща вода. От тези екстракционни води (водни мономерни и олигомерни екстракти) може да се регенерира капролактамната част, да се пречисти и в даден случай се въведе отново в полимеризацията. Възможно е също добавяне на разграждащи реагенти, които да превърнат съдържащите се в екстракционните води олигомери в капролактам, който след това да се изолира, да се пречисти и да се използва отново.
Предшестващо състояние на техниката
В DE-A-25 01 348 е описан метод за получаване на полиамиди от ε-капролактам, при който след полимеризацията се провежда екстракция с разтворител. Екстрактът, съдържащ мономери и олигомери, се концентрира при изключване на достъпа на кислород от въздуха, при което се използват материали в докосващите екстракта горни повърхности, които да се запазват инертни при условията на концентриране. Полученият екстракт се полимеризира без допълнително пречистване или разделяне самостоятелно или заедно с други образуващи полиамид изходни вещества.
В патент US 3,459,640 е описан метод за рециклиране на пречистен капролактам от екстракционните разтвори на поликапроамид. При него суровият капролактам се прекарва през топлообменник и след това през разделящо устройство, в което пречистеният капролактам се отдестилира при понижено наляга не. Капролактамът може да се въведе отново в реакцията.
В патент US 5,077,381 е описан метод за получаване на полиамиди от амидни мономери, при който непрореагиралите амид-мономери и олигомери се екстрахират, относителната част на олигомерите в екстракта се понижава чрез обработка при висока температура от 220 до 290°С и екстрахираната част от реакционната смес се връща обратно в процеса.
В патент ЕР-А-0 608 454 е описано, че полиамид-6-отпадъци или съдържащи олигомери полиамид-6-отпадъци или олигомерни лактамни отпадъци се деполимеризират чрез хидролиза в реактор под налягане при въвеждане на вода и отново се подлагат на взаимодействие.
Всички от посочените методи имат недостатъка, че водите от екстракцията трябва да се подложат на разработване, в някои случаи състоящо се от много етапи, преди целият екстракт или негови съставки, по-специално капролактам, да могат да се използват отново за полимеризация. Методите, които предлагат отделяне, разработване и рециклиране на капролактама имат недостатъка, че олигомерите във водните екстракти не се разработват, а трябва да се отстранят. Освен това, споменатите погоре методи за рециклиране на екстракционните води изискват използване на етап на хидролитична полимеризация на водния екстракционен концентрат или на смес от съставките на водния екстракт с капролактам.
Техническа същност на изобретението
Обект на настоящото изобретение е да осигури метод за рециклиране на екстракционни води, т.е. на водни мономерни и олигомерни екстракти, отпадащи при получаване на полиамид по време на екстракцията на полимеризата с вода, чрез въвеждане на водните екстракционни разтвори по възможност директно, без предварителни етапи на разработване, концентриране или разделяне в полимеризационния процес. Методът по този начин избягва недостатъците на известните метода.
Задачата се решава чрез използване на водните мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаване на полиамида по време на екстракцията на полимеризата с вода, за получаване на полиамиди, чрез директна реакция с аминонитрили.
Изобретението се отнася също до метод за получаване на полиамиди при взаимодействие на най-малко един аминонитрил с водни мономерни или олигомерни екстракти, получени при получаването на полиамиди по време на екстракция на полимеризата с вода.
При това водните мономерни и олигомерни екстракти се въвеждат без допълнителен етап на разработване обратно в процеса на полимеризация. Така че не е необходимо тяхното концентриране, разделяне или пречистване.
Методът съгласно изобретението за рециклиране на водните екстракти може да се проведе по непрекъснат или прекъснат начин.
За предпочитане реакционната смес, състояща се от водни мономерни и олигомерни екстракти, аминонитрил и вода се подлага на взаимодействие по многоетапен метод до превръщане в полиамид. Съставът на реакционната смес зависи от съдържанието на водните екстракти. Съгласно изобретението количеството на водата в реакционната смес е от 10 до 80 тегл. %, за предпочитане 25 до 60 тегл. %.
Съгласно изобретението, предпочитан метод за получаване на полиамид чрез взаимодействие на най-малко един аминонитрил с вода, се състои от следните етапи:
1) взаимодействие на най-малко един аминонитрил с водна среда, при температура от 90 до 400°С и налягане от 0,1 до 35 х 106 Ра, при което се получава реакционна смес,
2) следващо взаимодействие на реакционната смес при температура от 150 до 400°С и налягане, по-ниско от налягането в етап 1), при което температурата и налягането се подбират така, че да се получи една първа газова фаза и една първа течна или една първа твърда фаза, или смес от първа твърда и първа течна фаза, и първата газова фаза се разделя от първата течна или първата твърда фаза или от сместа от първата течна и първата твърда фаза, и
3) смесване на първата течна или първата твърда фаза или на от сместа от първата течна и първата твърда фаза с газообразна или течна фаза, която съдържа водна среда при температура от 90 до 370°С и при налягане от 0.1 до 30 х 106 Ра, при което се получава смес от продукти, като в етап 1) и/или 3) като водна среда се използват водни мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаването на полиамиди при екстракцията на полимеризата с вода, и в друг случай се прибавя вода.
Освен това методът може да има допълнително или вместо етап 3) следния етап:
4) последваща кондензация на сместа от продукти при температура от 200 до 350°С и налягане, което е по-ниско от налягането в етап
3), при което температурата и налягането се подбират така, че се получава една втора газова фаза, съдържаща вода и амоняк и втора течна или втора твърда фаза, или смес от втора течна и втора твърда фаза, които съответно съдържат полиамид.
Така водните мономерни и олигомерни екстракти се въвеждат обратно в етап 1), в етап 3) или в двата етапа на метода. Когато не се работи с водния екстракт, то вместо него може да се прибави вода.
Като аминонитрил в реакционната смес по принцип могат да се използват всички аминонитрили, т.е. съединения, които имат най-малко една аминогрупа, както и най-малко една нитрилна група. Между тях са предпочитани ω-аминонитрили, от които по-специално ω-аминоалкилнитрили с 4 до 12 С-атома, от които са предпочитани алкиленови остатъци с 4 до 9 въглеродни атома, или аминоалкиларилнитрили с 8 до 13 С-атома, от които са предпочитани тези, които имат между ароматния остатък и амино и нитрилната група една алкиленова група с най-малко един въглероден атом. От аминоалкиларилнитрилите са предпочетени особено тези, които имат амино и нитрилна група разположени на 1,4 място една спрямо друга.
Като ω-аминоалкилнитрили се използват освен това за предпочитане линейни ω-аминонитрили, при които алкиленовият остатък (-СЦ-) съдържа за предпочитане 4 до 12 въглеродни атома, и особено от 4 до 9 въглеродни атома, като 6-амино-1-цианопентан (6-аминокапронитрил), 7-амино-1-цианохексан, 8-амино-1-цианохептан, 9-амино-1-цианооктан, 10-амино-1цианононан, като особено се предпочита 6-аминокапронитрил.
6-аминокапронитрилът се получава обичайно при хидрогениране на адипонитрил по познати методи, напр. както е описано в DE-A 836,938, DE-A 848,654 или US 5,151,543.
Естествено могат да се използват също и смеси от повече аминонитрили или смеси от един аминонитрил с други съмономери, като капролактам или смес, по-конкретно дефинирана в следващата част на описанието.
При една особено предпочитана форма на изпълнение на изобретението, особено когато се желае получаването на съполиамиди или на разклонени полиамиди или на полиамиди с удължена верига, на мястото на чист 6аминокапронитрил се използва следната смес:
до 99.99, за предпочитане 80 до 90% тегл. 6-аминокапронитрил,
0.01 до 50, за предпочитане от 1 до 30% тегл. от най-малко една дикарбоксилна киселина, избрана от групата на алифатни С4|0- а, ω-дикарбоксилни киселини, ароматни С8|2дикарбоксилни киселини или С58-циклоалкандикарбоксилни киселини, до 50, за предпочитане 0.1 до 30% тегл. от а, ω-диамин с 4 до 10 въглеродни атома, до 50, за предпочитане 0 до 30% тегл. от а, ш-С2|2-динитрил, както и до 50, за предпочитане 0 до 30% тегл. от а, ш-С512-аминокиселина или съответния лактам, до 10% тегл. от най-малко една неорганична киселина или нейна сол, при което сумата от отделните тегловни проценти е 100 %.
Като дикарбоксилни киселини могат да се използват алифатни С4|0- а, ω-дикарбоксилни киселини, като янтарна киселина, глутарова киселина, адипинова киселина, пимелинова киселина, коркова киселина, азелаинова киселина, себацинова киселина, за предпочитане адипинова киселина и себацинова киселина, като особено предпочитана е адипиновата киселина, и ароматни С812-дикарбоксилни киселини, като терефталова киселина, както и С58-циклоалкандикарбоксилни киселини като циклохександикарбоксилна киселина.
Като а, ω-диамин с 4 до 10 въглеродни атома може да се използва тетраметилендиамин, пентаметилендиамин, хексаметилендиамин, хептаметилендиамин, октаметилендиамин, нонаметилендиамин и декаметилендиамин, за предпочитане хексаметилендиамин.
Освен това е възможно също да се използват соли на посочените дикарбоксилни киселини и диамини, по-специално сол на адипиновата киселина с хексаметилендиамин, известна като АН-сол.
Като а, со-С2)2-динитрили се използват за предпочитане алифатни динитрили, като 1,4дицианобутан (адипонитрил), 1,5-дицианопентан, 1,6-дицианохексан, 1,7-дицианохептан, 1,8-дицианооктан, 1,9-дицианононан, 1,10-дицианодекан, като особено се предпочита адипонитрил.
При желание може да се използват също диамини, динитрили и аминонитрили, получени от алкилен или арилен или алкиларилени с разклонена въглеродна верига.
Като а, а>-С5-С-12-аминокиселини могат да се използват 5-аминопентанова киселина, 6-аминохексанова киселина, 7-аминохептанова киселина, 8-аминооктанова киселина, 9аминононанова киселина, 10-аминодеканова киселина, 11-аминоундеканова киселина и 12аминододеканова киселина, за предпочитане 6-аминохексанова киселина.
Взаимодействието в първия етап може да се проведе без катализатор или в присъствие на един металоксиден катализатор. Понататък са посочени условията за провеждане на взаимодействието в отсъствие на катализатор, а при наличие на катализатор параметрите са дадени в скоба.
Съгласно изобретението в един първи етап (етап 1)) се въвеждат един амино нитрил и вода при температура около 100 (90) до около 400 (400)°С, за предпочитане при 200 (180) до около 350 (310)°С и по-специално при около 240 (220) до около 290 (270) °C, при което се създава налягане от около 0.1 до 35 (15) х 106 Ра, за предпочитане около 1 (1) до около 15 (10) х 106 Ра и по-специално при около 4 (4) до около 11 (9) х 106 Ра. При това в този етап може налягането и температурата така да се съгласуват едно с друго, че да се получи една течна или една твърда фаза и смес от течна или твърда фаза и една газова фаза. За предпочитане реакционната смес трябва да бъде само в една фаза, по специално във вид на течност.
Съгласно изобретението се прибавя вода или екстракт в молно съотношение на аминонитрила спрямо водата от 1:1 до 1:30 (1:10), за предпочитане от 1:2 до 1:10 (1:8), по-специално от 1:2 до 1:8 (1:6), при което прибавянето на излишък от вода или екстракт спрямо вложения аминоакрилнитрил е за предпочитане.
При тази форма на изпълнение течната или твърда фаза или на сместа от течна и твър4 да фаза представляват реакционната смес, докато газообразната фаза се отделя. При това може в рамките на първия етап газообразната фаза да се отделя веднага от течната или твърдата фаза или от сместа на твърда и течна фаза, или получената в процеса на този етап реакционна смес може да бъде от две фази - течна-газообразна, твърда-газообразна или течна/твърда-газообразна. Разбира се, температурата и налягането могат да се съгласуват така, че реакционната смес да бъде само еднофазова - твърда или течна.
Отделянето на газовата фаза може да стане чрез използване на съдове с разбъркване или без разбъркване или на каскада от съдове, както и чрез използване на апарати за изпаряване, напр. циркулационни изпарители или изпарители в тънък слой, напр. чрез филмекструдери или реактори с пръстеновидни дискове, които гарантират увеличена повърхност на фазовата граница. В някои случаи е необходимо изпомпване на реакционната смес, съответно използване на серпентинен реактор, с цел да се увеличи повърхността на фазовата граница. Освен това за отделянето на газовата фаза може да се способства чрез въвеждане на водна пара или на инертен газ в течната фаза.
За предпочитане при една предварително избрана температура трябва налягането да се подбере така, че то да е по-малко от равновесното налягане на парите на амоняка, но поголямо от равновесното налягане на парите на останалите компоненти в реакционната смес, при дадената температура. По този начин става възможно да се улесни отстраняването на амоняка и с това да се ускори хидролизата на киселинно-амидните групи.
Етап 1) може да се проведе при използване на съдове с разбъркване, циркулационни тръби или каскадни съдове. При процедура в два етапа се използват съдове или реакционна колона, докато при провеждане на процеса в една течна фаза се използват за предпочитане циркулационни тръби, снабдени с пълнеж. В първия етап на метода е възможно също и особено при двуфазов метод е изгодно използването на реактор от свързани тръби, по избор снабдени с пълнеж, за да се подобри топлообмена и да се ограничи допълнително аксиалното обратно смесване на реагентите.
Като пълнеж за запълване на тръбите се използват напр. рашигови пръстени или смесени елементи на Sulzer, с цел да се осигури намаляване на времето за престой и да се ограничи обратното смесване.
При друго изпълнение на изобретението при първия етап на процеса потокът в реактора, който за предпочитане е снабден с пълнеж, се движи отгоре надолу, с цел да се ограничи аксиалното обратно смесване на реагентите. В резултат на това се постига освобождаване на амонячния газ в реактора, предимно веднага след навлизането в реактора, като се осигурява най-краткия път на газовата фаза до върха на реактора. По този начин се намаляват смущенията в профила на потока при следващото му протичане в реактора от издигащи се нагоре газови мехурчета, съответно от конвекция.
От гледна точка на времето за престой на реакционната смес в първия етап не съществуват никакви ограничения, обаче то е обикновено в граници от около 10 min до около 10 h, за предпочитане между около 30 min и около 6 h.
Макар също от гледна точка на превръщането на нитрилните групи в етап 1) да не съществуват никакви ограничения, от икономически съображения се предпочита по-специално превръщането на нитрилните групи в етап 1) да бъде не по-малко от 70% mol, за предпочитане най-малко около 95% mol и поспециално около 97 до 99% mol, съответно изчислено спрямо модното количество на въведения аминонитрил.
Превръщането на нитрилните групи се определя обичайно чрез ИЧ-спектроскопия (CN-Valenz-Schwingung bei 2247 Wellenzahlen), ЯМР и високо ефективна течна хроматография, за предпочитане чрез ИЧ-спектроскопия.
Съгласно друга предпочитана форма за изпълнение, сместа от аминонитрил/вода се нагрява непрекъснато с помощта на топлообменник и така нагрятата смес се въвежда в реакционния съд, за предпочитане тръбен реактор, при температура еднаква с тази в реактора, който в даден случай може да съдържа като пълнеж смесени елементи на Sulzer, с цел да се избегне обратно смесване. Естествено, аминонитрилът и водата за въвеждане могат също да бъдат загрявани поотделно.
Реакцията в етап 1) може да се проведе в присъствие на кислород-съдържащи фос5 форни съединения, по-специално фосфорни киселини, като фосфорна киселина, фосфориста киселина и хипофосфориста киселина и техните алкални и алкалоземни соли както и амониеви соли, като Na3PO4, NaH2PO4, Na2HPO4, NaH2PO3, Na2HPO3, NaH2PO2, K3PO4, KH2PO4, K2HPO4, KH2PO3, K2HPO3, KH2PO2, при което молното съотношение на ω-аминонитрила спрямо фосфорното съединение е в граници от 0.01:1 до 1:1, за предпочитане от 0.01:1 до 1:1.
Освен това е изгодно в някои от етапите на метода да се прибавят познати металоксиди, като титанов диоксид, циркониев оксид, алуминиев оксид, лантанов оксид, магнезиев оксид и тъй нататък, за предпочитане кисел катализатор на Брьонстед, избран от бета-зеолит, шихтов силикат или титанов диоксид, за хетерогенен катализ, с цел да се стимулира превръщането на нитрилните групи. За предпочитане се използва титанов диоксид, по- специално титанов диоксид от 70 до 100% тегл. анатаз и 0 до 30% тегл. рутил, в който до 40% тегл. от титановия диоксид може да бъде заменен с волфрамов оксид. За чисти изходни продукти (аминонитрил) се използва за предпочитане титанов диоксид с високо съдържание на структурата на анатаз. Предпочитаните титанови диоксиди се състоят от 70 до 100% тегл. анатаз и 0 до 30% тегл. рутил. Катализаторът има за предпочитане обем на порите от 0.1 до 5 ml/g, особено 0.2 до 0.5 ml/g. Средният диаметър на порите е за предпочитане 0.005 до 0.1 цш и по-специално 0.01 до 0.06 pm. Ако се работи с високовискозни продукти, средният диаметър на порите трябва да бъде по-голям. Твърдостта на разрязване трябва да бъде за предпочитане над 20 N, по-специално > 25 N. ВЕТповърхностната площ е за предпочитане по-голяма от 40 m2/g, и особено предпочитано е да бъде по-голяма от 100 m2/g, Ако избраната ВЕТ-повърхностна площ е по-малка, то обемът на катализаторния слой трябва да се подбере съответно по-голям, за да се осигури достатъчна активност на катализатора. Особено предпочитаните катализатори имат следните показатели: 100 % анатаз, 0.3 ml/g обем на порите, 0.02 pm среден диаметър на порите, 32 N твърдост на разрязване, 116 m2/g ВЕТ-повърхностна площ или 84% тегл. анатаз, 16% тегл. рутил, 0.3 ml/g обем на порите, 0.03 pm среден диаметър на порите, 26 N твърдост на разрязване, 46 т2/д ВЕТ-повърхностна площ. При това катализаторите могат да бъдат получени във вид на обичайните търговски прахове, както те напр. се предлагат от Degussa, Finti или Kemira. При прибавяне на една част от волфрамов оксид до 40% тегл., напр. до 30% тегл. и за предпочитане 15 до 25% тегл. от титановия диоксид се заменя с волфрамов оксид. Получаването на катализатора може да се осъществи както е описано в Ertl, Knoezinger, Weitkamp: “Handbook of heterogeous catalysis”, VCH Weinheim, 1997, стр. 98 и следващи. Металоксидите могат да се използват във всяка подходяща форма за приложение. За предпочитане те се използват във вид на гранули, пръчици или формовани тела. Особено предпочитани са гранулатите с диаметър от 1 до 10 mm и дължина от 1 до 50 mm. Гранулатите могат да се използват самостоятелно или в комбинация с метален пълнеж, като рашигови пръстени. При това може да се използва смес от гранулата и металния пълнеж или може металния оксид и металния пълнеж да са разположени на отделни слоеве. При това посочените погоре метални оксиди не се използват в етап
4), те обаче могат да се използват в етапите 1) до 3), за предпочитане в етапи 1) и 3), като използването им в етап 1) е особено предпочитано.
Съгласно изобретението получената в първия етап реакционна смес реагира по-нататък в етап 2) при температура около 150 (200) до около 400 (350)°С, за предпочитане при температура в граници от около 200 (210) до около 330 (300)°С и особено при температура в граници от 230 (230) до около 290 (270)°С и пре налягане, което е по-ниско от налягането в етап 1). За предпочитане налягането във втория етап е най-малко с около 0.5 х 106 Ра по-ниско, в сравнение с налягането в етап 1), като обичайно налягането е в граници от 0.1 до около 45 х 106 Ра, за предпочитане около 0.5 до около 15 х 106 Ра и особено около 2 до около 6 х 106 Ра.
При това температурата и налягането в етап 2) се подбират така, че се получава една първа газова фаза и една първа течна или една първа твърда фаза или смес от първа течна и първа твърда фаза и първата газова фаза се отделя от първата течна или от първата твърда фаза или от сместа от първата течна и първата твърда фаза.
Първата газова фаза, която се състои предимно от амоняк и водна пара, се отделя обичайно непрекъснато с помощта на дестилационно устройство, като напр. дестилационна колона. При тази дестилация, в даден случай отделящите се заедно с газовата фаза органични съставки на дестилата, които представляват предимно непрореагиралия аминонитрил, могат да се върнат напълно или частично в етап 1) и/или в етап 2).
Времето за престой на реакционната смес в етап 2) не подлежи на никакви ограничения, но все пак то е обичайно около 10 min до около 5 h, за предпочитане около 30 min до около 3 h.
Тръбопроводът за продукта между първия и втория етап съдържа напр. пълнеж, като рашигови пръстени или смесени елементи на Sulzer, които дават възможност за контролирано разширяване на реакционната смес в газова фаза.
В етап 3) първата течна или първата твърда фаза или сместа от първата течна и първата твърда фаза се смесва с газообразна или течна фаза, която съдържа водна среда, за предпочитане вода или водна пара или екстракт. За предпочитане това се извършва по непрекъснат начин. Количеството на добавената вода или екстракт (като течност) е за предпочитане в граници от около 50 до 1500 ml, по-специално около 100 до 500 ml, съответно отнесено спрямо 1 kg от първата течна или първата твърда фаза или спрямо сместа от първата течна и първата твърда фаза. Чрез това прибавяне на вода или екстракт се компенсира на първо място причинените в етап 2) загуби на вода и се ускорява хидролизата на киселинно-амидните групи в реакционната смес. В резултат на това, се получава допълнителното предимство на настоящето изобретение, че сместа от изходните продукти, която се въвежда в етап 1) се въвежда само с малък излишък на вода.
Съгласно друга форма на изпълнение на изобретението, в етап 3) се прибавят водни екстракти с високо съдържание на екстракт до 85 %. В този случай етапът на метода се подбира така, че реакционната смес да бъде еднофазова - течна, така че да се избегне образуването на органични и неорганични утаявания, напр. отлагания по стените на реактора и по пълнежа в него. При желание към висококонцентрирания воден екстракт за въвеждане в етап 3) се прибавя капролактам, с което се подобрява разтворимостта на капролактам-олигомерите, при което се избягва отделяне на олигомерите и съответно запушване на устройството.
За предпочитане водата или водните екстракти, съдържащи газообразна или течна фаза, се загряват предварително в топлообменник преди въвеждането им в етап 3) и след това се смесват с първата течна или първата твърда фаза или със сместа от първата твърда и първата течна фаза. При това в даден случай реакторът може да се снабди със смесващи елементи, които способстват за размесване на компонентите.
Етап 3) може да се проведе при температура 150 до 370°С и при налягане от 0.1 до 30 х 106 Ра. При наличие на катализаторен слой могат да се използват същите условия, каквито са посочени за етап 1).
При това налягането и температурата могат да се съгласуват така, че реакционната смес да остане във вид на една фаза - течна или твърда. При друга форма на изпълнение налягането и температурата се подбират така, че да се получи една течна фаза или една твърда фаза, или смес от течна и твърда фаза, както и газообразна фаза. При тази форма на изпълнение течната фаза и твърдата фаза, или сместа от течна и твърда фаза представляват сместа от продукти, докато газообразната фаза се отделя. При това в рамките на този етап газообразната форма може веднага да се отдели от течната фаза или от твърдата фаза, или от сместа от твърда и течна фаза, или образуващата се в този етап реакционна смес може да бъде двуфазна течно-газова, твърда-газова или течно/твърда-газова.
При една предварително избрана температура налягането може да се подбере така, че да бъде по-ниско от равновесното налягане на парите на амоняка, но по-голямо от равновесното налягане на парите на останалите компоненти в реакционната смес при дадената температура. По този начин може да се способства особено за отделяне на амоняка и с това да се ускори хидролизата на киселинно-амидните групи.
Използваните в този етап апарати/реактори могат да бъдат идентични с тези, описани за етап 1).
При едно предпочитано изпълнение на метода, при работа в две фази, през реактора в първия етап се пропуска низходящ поток, като реакторът е снабден за предпочитане с катализатор и/или пълнеж, които ограничават аксиалното обратно връщане на реагентите. Като резултат от това, освободеният в реактора газообразен амоняк предимно след навлизането в реактора стига директно по възможно най-краткия път до върха на реактора. В резултат на това се намалява нарушаването на профила на потока при следващото му движение в реактора, вследствие преминаване на газови мехурчета или конвекция. Времето на протичане на този етап също не подлежи на ограничаване, но от икономически съображения етапът се провежда в граници от 10 min до около 10 h, за предпочитане около 1 до около 8 h, най-добре между 1 и 6 h.
Получената в етап 3) смес от продукти може след това да се преработи както е описано по-долу.
При една предпочитана форма на изпълнение сместа от продукти, получена в етап 3), се подлага в един четвърти етап на следваща кондензация при температура около 200 до около 350°С, за предпочитане при температура около 220 до 300°С и по-специално при 250 до 270°С. Етап 4) се провежда при налягане, което е по-ниско от налягането в етап 3) и е за предпочитане в граници от около 5 до 1000 х 103 Ра, по-специално около 10 до 300 х 103 Ра. В рамките на този етап температурата и налягането се подбират така, че да се получи втора газова фаза и втора течна или твърда фаза или смес от втора течна и втора твърда фаза, които съдържат полиамид.
За предпочитане следващата кондензация в етап 4) се провежда така, че относителният вискозитет (измерен при температура 25°С и при концентрация от 1 g полимер на 100 ml в 96 тегл. %-на сярна киселина) на полиамида да има стойности в граници от 1.6 до около 3.5.
При друга предпочитана форма на изпълнение на метода, наличната в даден случай вода в течната фаза може да се отстрани с помощта на инертен газ като азот.
Времето за престой на реакционната смес в етап 4) се определя предимно от желания относителен вискозитет, от температурата, налягането и от прибавеното в етап 3) количество вода.
Ако етап 3) се провежда в режим на една фаза, то в тръбопровода за протичането на продукта между етапи 3) и 4) в даден случай може да бъде поставен пълнеж, напр. рашигови пръстени или смесени елементи на Sulzer, който дава възможност за контролирано освобождаване на реакционната смес от газовата фаза.
При друга форма за изпълнение на метода, съгласно изобретението, етап 3) може да бъде избегнат и полиамидът може да бъде получен при използване само на етапи 1), 2) и 4).
За предпочитане този вариант без използване на катализатор се провежда както следва:
В етап 1) се нагрява най-малко един аминоалкилнитрил с излишък от вода и/или екстрактна вода при температура в граници от около 250 до 350°С и при налягане около 4 до 30 х 106Ра, при което налягането и температурата се съгласуват така, че реакционната смес да бъде в една течна фаза, при което превръщането на нитрилните групи да не е по-малко от 95% молни, спрямо молното число на въведения аминоалкилнитрил, при което се получава реакционна смес.
Реакционната смес се обработва в етап
2) при температура в граници от около 220 до около 300°С и при налягане в граници от около 1 до 7 х 106 Ра, при което налягането във втория етап е най-малко с 0.5 х 106 Ра по-ниско от това в етап 1). Същевременно получената първа газова фаза се отделя от първата течна фаза.
Получената в етап 2) първа течна фаза се обработва в етап 3) при температура в граници от около 220 до 300°С и при налягане в граници от 10 до около 300 х 103 Ра, при което получаващата се втора газова фаза, съдържаща амоняк и вода се отделя от втората течна фаза. По време на този етап относителният вискозитет (измерен както е посочено по-горе) на получения полиамид се нагласява до желаната стойност в граници от около 1.6 до 3.5, чрез подбор на температурата и времето на престой.
След това получената по този начин втора течна фаза се извежда от реактора по познатите методи и при желание се разработва.
При прибавяне на металоксидни катализатори могат да се използват горепосочените по-ниски температури и налягания.
Гореописаните етапи на метода, т.е. последователността от етапи 1) до 3), или 1), 2) и 4), или 1) до 4) могат да се проведат или прекъснато, т.е. в един и същ реактор един след друг, или по непрекъснат начин, т.е. в подредени един след друг реактори в едно и също време. Естествено е възможно също една част от етапите, напр. етапи 1) и 2) да се проведат по непрекъснат начин и останалите етапи да се провеждат по прекъснат начин.
При друга предпочитана форма за изпълнение съгласно настоящото изобретение може поне една от получените в съответния етап газови фази да се въведе обратно в най-малко един от предишните етапи.
Освен това се предпочита температурата и налягането в етап 1) или етап 2), или също в етап 1), както и в етап 3) да се подберат по такъв начин, че да се получи една течна фаза, или една твърда фаза, или смес от течна и твърда фаза и една газообразна фаза, която да се отдели.
Освен това в рамките на метода съгласно изобретението може да се проведе удължаване на веригата, или разклоняване на веригата, или комбинация от двете. При това се използват известните на специалиста в тази област съединения за разклоняване или съответно удължаване на веригата на полимерите в отделните етапи. За предпочитане тези съединения се въвеждат в етапите 3) и 4).
Като съединения, подходящи за използване, могат да се споменат следните:
Трифункционални амини или карбоксилни киселини могат да се използват за разклоняване на веригата, съответно за омрежване. Примери за подходящи най-малко трифункционални амини или карбоксилни киселини са описани в ЕР-А-0 345 648. Най-малко трифункционалните амини имат най-малко три аминогрупи, които са способни да взаимодействат с карбоксилни групи. Те за предпочитане не притежават карбоксилни групи. Най-малко трифункционалните карбоксилни киселини притежават най-малко три карбоксилни групи, способни да взаимодействат с амини, които могат напр. да бъдат и под формата на техни производни, като естери. Карбоксилните киселини за предпочитане не притежават амино групи, способни да взаимодействат с карбоксилни групи. Примери за подходящи карбоксил ни киселини са тримезинова киселина, тримеризирани мастни киселини, които напр. могат да се получат от маслена киселина и да имат 50 до 60 въглеродни атоми, нафталинполи-карбоксилни киселини, като нафталин-1,3,5,7-тетракарбоксилна киселина. За предпочитане карбоксилните киселини са дефинирани органични съединения, а не полимерни съединения.
Амини с най-малко 3 аминогрупи са напр. нитрилотриалкиламини, по-специално нитрилотриетиламин, диалкилентриамини, поспециално диетилентриамини, триалкилентетрамини и тетраалкиленпентамини, при което алкиленовите остатъци са напр. етиленови остатъци. Освен това като амини могат да се използват дендримери. Примери за дендримери са напр. тези с обща формула I (R2N-(CH1)B)IN-(CH2)j-N((CH2)ii-NR2)i (I) в която
R е Н или -(CHj^-NR'j, в която R1 е Н или -(CHj^-NR’j, в която R2 е Н или -(СНД-NR’j, в която R3 е Н или -(CHJn-NHj, η е цяло число от 2 до 6 и х е цяло число от 2 до 14.
За предпочитане η е числото 3 или 4, поспециално 3 и х е цяло число от 2 до 6, за предпочитане от 2 до 4 и по-специално 2. Остатъците R могат също независимо един от друг да имат посочените значения. За предпочитане остатъкът R е водород или остатъка -(CH2)n-NH2.
Подходящи карбоксилни киселини са тези с 3 до 10 карбоксилни групи, за предпочитане с 3 до 4 карбоксилни групи. Предпочитани карбоксилни киселини са тези с ароматни и/или хетероциклени ядра. Примери за такива са бензил, нафтил, антрацен, бифенил, трифенилови остатъци или хетероцикли като пиридин, бипиридин, пирол, индол, фуран, тиофен, пурин, хинолин, фенантрен, порфирин, фталоцианин, нафталоцианин. Предпочитани са 3,5,3',5'-бифенилтетракарбоксилна киселинафталоцианин, нафталоцианин, 3,5,5',5'-бифенилтетракарбоксилна киселина, 1,3,5,7-нафталинтетракарбоксилна киселина, 2,4,6-пиридинтри-карбоксилна киселина, 3,5,3',5'-бипиридилтетракарбоксилна киселина, 3,5,3',5'-бензофенонтетракарбоксилна киселина, 1,3,6,8акридинтетракарбоксилна киселина, като осо бено предпочитани са 1,3,5-бензенкарбоксилна киселина (тримезинова киселина) и 1,2,4,5бензентетракарбоксилна киселина. Подобни съединения могат да се намерят в продажба или да се получат по методите, описани в DE-A-43 12 182. При използване на орто-заместени ароматни съединения за предпочитане се предотвратява образуването на имид чрез избор на подходящи температури за провеждане на взаимодействието.
Тези съединения са най-малко трифункционални, за предпочитане тетрафункционални. При това броят на функционалните групи може да бъде от 3 до 16, за предпочитане 4 до 10, най-добре от 4 до 8. По метода съгласно изобретението се използват най-малко трифункционални амини или най-малко трифункционални карбоксилни киселини, но не и смеси от съответните амини или карбоксилни киселини. Все пак ограничени количества от трифункционалните амини могат да се съдържат в трифункционални карбоксилни киселини и обратното.
Съединенията са в количество от 1 до 50 pmol/g полиамид, за предпочитане 1 до 35 и особено 1 до 20 pmol/g полиамид. За предпочитане съединенията са в количество от 3 до 150, особено 5 до 100 и най-добре 10 до 70 pmol еквивалента на 1 g полиамид. Еквивалентите се отнасят при това спрямо броя на функционалните аминогрупи или карбоксилни групи.
Дифункционални карбоксилни киселини или дифункционални амини се използват като средства за удължаване на веригата. Те имат 2 карбоксилни групи, които могат да взаимодействат с аминогрупи, или 2 аминогрупи, които могат да взаимодействат с карбоксилни киселини. Дифункционалните карбоксилни киселини или амини освен карбоксилни групи или аминогрупи не съдържат други функционални групи, които биха могли да реагират с аминогрупите или с карбоксилните групи. За предпочитане те изобщо не съдържат други функционални групи. Примери за подходящи дифункционални амини са тези, които образуват соли с дифункционални карбоксилни киселини. Те могат да бъдат линейни алифатни, като С, налкилендиамин, за предпочитане С.-алкилендиамин, например хексилендиамин. Те могат освен това да бъдат циклоалифатни. Примери за такива са изофорондиамин, дицицикан, ларомин. Разклонени алифатни диамини са съ що приложими, пример за които е Vestamin TMD (триметилхекса-метилендиамин, производство на Huels AG). Освен това могат да се използват ароматно-алифатни диамини, напр. n-ксилилендиамин. Всички амини могат съответно да бъдат заместени с С112-за предпочитане Cj |4-алкилов остатък във въглеводородната верига.
Дифункционалните карбоксилни киселини са напр. тези, които образуват соли с дифункционални диамини. Те могат да бъдат линейни алифатни дикарбоксилни киселини, като напр. С4 20-дикарбоксилни киселини. Примери за такива са адипинова киселина, азелаинова киселина, себацинова киселина, суберинова киселина. Освен това те могат да бъдат ароматни. Примери за такива са изофталова киселина, терефталова киселина, нафталин-дикарбоксилна киселина, както и димеризирани мастни киселини.
Дифункционалните основни градивни елементи (с) се използват за предпочитане в количество от 1 до 55, за предпочитане 1 до 30 и особено 1 до 15 pm на 1 g полиамид.
Съгласно изобретението, получената в етап 3) смес от продукти или втората течна фаза или втората твърда фаза или смес от втората течна и втората твърда фази (от етап 4), които съдържат полиамид, се изтеглят от реакционния съд по обичайните методи, напр. с помощта на помпа. След това полученият полиамид може да се разработи по познати методи, както подробно е описано напр. в DE-A 43 21 683 (стр. 3, Z. 54 до стр. 4, Z. 3).
При една предпочитана форма за изпълнение, съдържанието на цикличен димер в полиамид-6, получен по метода съгласно изобретението, може допълнително да се понижи чрез екстракция на полиамида първоначално с воден разтвор на капролактам и след това с вода и/или чрез подлагането му на газофазна екстракция (напр. както е описано в ЕР-А-0 284 968). Получените при тази следваща обработка отпадъчни нискомолекулни съставки, като капролактам и неговите линейни както и циклични олигомери могат да се рециклират в първия и/или втория и/или третия етап на метода.
Към изходната смес или към реакционната смес могат да се добавят във всеки един от етапите регулатори на веригата, като алифатни и ароматни карбоксилни и дикарбок силни киселини, както и катализатори, като съдържащи кислород фосфорни съединения, в количества в граници от 0.01 до 5% тегл., за предпочитане от 0.2 до 3% тегл. спрямо количеството на въведените образуващи полиамид мономери и аминонитрили. Подходящи регулатори на веригата са напр. пропионова киселина, оцетна киселина, бензоена киселина, терефталова киселина, както и триацетондиамин.
По правило преди гранулирането, за предпочитане във втория, третия и четвъртия етап на метода, към реакционната смес могат да се добавят също пълнители и пигменти, оцветители и стабилизатори. Особено предпочитано е прибавянето на пълнители и добавки, когато реакционната, съответно полимерната смес няма да бъде подлагана повече на друг етап на взаимодействие в присъствие на катализатори в постоянен слой. Като добавки могат да се използват смеси, които съдържат от 0 до 40% тегл., за предпочитане 1 до 30% тегл. спрямо общата смес от един или повече модифицирани за ударна жилавост каучуци.
Могат да се използват напр. обичайните модификатори на ударна жилавост, които са подходящи за полиамиди и/или полиариленетери.
Каучуци, които повишават жилавостта на полиамидите, имат общо взето две съществени свойства: те съдържат еластомерна част, която има температура на встъкляване по-ниска от -10°С, за предпочитане по-ниска от -30°С, и те имат минимум една функционална група, която е в състояние да взаимодейства с полиамида. Подходящи функционални групи са напр. карбоксилни киселини, ахидриди на карбоксилни киселини, естери на карбоксилни киселини, амиди на карбоксилни киселини, имиди на карбоксилни киселини, амино, хидроксил, епоксид, уретан и оксазолинови групи.
Каучуци, които повишават жилавостта на сместа са напр.:
ЕР-, съответно EPDM-каучуци, присадени с посочените по-горе функционални групи. Подходящи реагенти за провеждане на присаждането са напр. анхидрид на малеиновата киселина, итаконова киселина, акрилова киселина, глицидилакрилат и глицидилметакрилат.
Тези мономери могат да се присадят върху полимера в стопилка или в разтвор, в даден случай в присъствие на инициатор на свободни радикали, като куменхидропероксид.
Съполимерите на α-олефини, описани като полимери А, и между тях особено етиленовите съполимери, могат да се използват вместо полимер А, също и като каучуци, и като такива да се смесват в съставите съгласно изобретението.
Друга група от подходящи еластомери са присадени каучуци със сърцевина и обвивка. Това са получени в емулсия присадени каучуци, които имат най-малко една твърда и една мека съставна част. Под една твърда част се разбира обикновено полимеризат, който има температура на встъкляване най-малко 25°С, докато под мека съставна част се разбира полимеризат с температура на встъкляване наймного 0°С. Тези продукти имат структура, представляваща сърцевина и най-малко една обвивка около нея, като структурата се получава в резултат на реда, по който се прибавят мономерите. Меките съставни части са обикновено производни на бутадиен, изопрен, алкилакрилати, алкилметакрилати или силоксани и в даден случай други съмономери. Подходящи сърцевини от силоксан могат да се получат например като се излиза от цикличен олигомерен октаметилтетрасилоксан или тетравинилтетраметилтетрасилоксан. Те могат напр. да взаимодействат с γ-меркаптопропилметилдиметоксисилан при катионна полимеризация при отваряне на пръстените, за предпочитане в присъствие на сулфонови киселини до получаване на меки силоксанови ядра. Силоксаните могат също да бъдат омрежени, при което напр. се провежда полимеризационна реакция в присъствие на силани с подлежащи на хидролиза групи, като халогенни или алкокси групи, като тетраетоксисилан, метилтриметоксисилан или фенилтриметоксисилан. Подходящи за целта съполимери са напр. стирен, акрилонитрил и омрежени или присадени мономери с повече от една подлежащи на полимеризация двойни връзки, като диалилфталат, дивинилбензен, бутандиолдиакрилат или триалил(изо)цианурат. Твърдите съставни части се получават обикновено от стирен, а-метилстирен и негови съполимеризати, при което съмономерите са за предпочитане акрилонитрил, метакрилнитрил и метилметакрилат.
Предпочитаните присадени каучуци със сърцевина-обвивка съдържат една мека сърцевина и твърда обвивка, или твърда сърцеви11 на, една мека обвивка и минимум една следваща твърда обвивка. Вграждането на функционални групи, като карбонилна, карбоксилна, киселинен анхидрид, киселинен амид, киселинен имид, естер на карбоксилна киселина, амино, хидроксил, епокси, оксазолин, уретан, карбамид, лактам или халогенбензилна групи, се провежда за предпочитане чрез добавяне на подходящ функционален мономер при полимеризацията на последната обвивка. Подходящи функционални мономери са напр. малеинова киселина, анхидрид на малеиновата киселина, моно- или диестер на малеиновата киселина, трет. бутил(мет)акрилат, акрилова киселина, глицидил(мет)акрилат и винилоксазолин. Количеството на мономерите с функционални групи е около 0.1 до 25% тегл., за предпочитане 0.25 до 15% тегл., спрямо общото тегло на присадения каучук. Тегловното съотношение на меките към твърдите съставни части е обикновено 1:9 до 9:1, за предпочитане 3:7 до 8:2.
Такива каучуци, които повишават ударната жилавост на полиамидите, са познати и са описани напр. в ЕР-А-0 208 187.
Друга група от подходящи средства за модифициране на ударната жилавост са термопластични полиестерни еластомери. Полиестерните еластомери са сегментирани съполиетерестери, които съдържат дълговерижни сегменти, които са производни на поли(алкилен)етерни гликоли и късоверижни сегменти, които са производни на нискомолекулни диоли и дикарбоксилни киселини. Такива продукти са познати сами по себе си от литературата и са описани напр. в US 3,651,014. Подобни продукти са търговски достъпни, напр. под наименованието Hytrel® (Du Pont), Arnitel® (Akzo) и Pelprene® (Toyobo Co. Ltd.).
Естествено могат да се прибавят също смеси от различни каучуци.
Като други подходящи добавки могат да се посочат напр. помощни средства за преработката, стабилизатори и забавящи окислението средства, средства против термично разпадане и против разпадане от ултравиолетова светлина, смазващи средства и средства за освобождаване от формата, понижаващи запалимостта средства, оцветители, пигменти и пластификатори. Тяхното количество е обикновено до 40% тегл., за предпочитане до 15% тегл., спрямо общото тегло на сместа.
Пигментите и оцветителите са обичайно в количество до 4, за предпочитане 0.5 до 3.5 и по-специално 0.5 до 3% тегл.
Пигментите за оцветяване на термопласти са общоизвестни, виж напр. R.Gaechter und Н. Mueller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Carl Hanser Verlag, 1983, стр. 494 до 510. Като първа предпочитана група от пигменти може да се посочат бели пигменти, като цинков оксид, цинков сулфид, оловно бяло (2 РЬСО3 РЬ(ОН)2), литопон, антимоново бяло и титанов диоксид. От двете използвани кристални модификации (рутилов и анатазов тип) на титановия диоксид за оцветяване на съставите съгласно изобретението в бяло се използва предимно рутиловата форма.
Оцветяващи в черно пигменти, които могат да се използват за оцветяване на съставите съгласно изобретението са черен железен оксид (Fe3O4), шпинелово черно (Cu(Cr,Fe)2O4), манганово черно (смес от манганов диоксид, силициев диоксид и железен оксид), кобалтово черно и антимоново черно, освен това особено се предпочитат сажди, найчесто под формата на сажди от пещи или сажди, получени от земен газ (вж, G. Benzing, Pigmente fuer Anstrichmittel, Expert-Verlag (1988), стр. 78 и следващи).
Естествено за получаване на определени цветове съгласно изобретението могат да се използват определени оцветители от неорганични цветни пигменти, като хромокси-зелено и органични цветни пигменти, като азобагрила и фталоцианини. Такива пигменти са търговски достъпни.
Освен това може да е изгодно пигментите, съответно оцветителите да се въведат в сместа, напр. сажди с меден фталоцианин, тъй като по този начин се улеснява диспергирането на оцветителя в термопластите.
Като забавящи окислението средства и средства против термично разпадане в термопластичните състави съгласно изобретението могат да се добавят напр. халогениди на метали от първа група на периодичната система, напр. натриев, калиев, литиев халогениди, в даден случай заедно с медни (I) халогениди, напр. хлориди, бромиди и йодиди. Халогенидите, особено тези на медта, могат да съдържат също богати на електрони р-лиганди. Като примери за такива медни комплекси са медни халогенидни комплекси с напр. трифенилфосфин. Освен това могат да се използват цинков флуорид и цинков хлорид. Освен това могат да се прибавят етерично възпрепятствани феноли, хидрохинони, заместени представители на тази група, вторични ароматни амини, в даден случай заедно с фосфорсъдържащи киселини, съответно техни соли и смеси от тези съединения, за предпочитане в концентрация до 1 % тегл спрямо теглото на сместа.
Примери за подходящи UVстабилизатори са различни заместени резорцини, салицилати, бензотриазоли и бензофенони, които общо взето се въвеждат в количества до 2% тегл.
Смазващите средства и средствата да освобождаване от формата обикновено са в количества до 1% тегл. спрямо термопластичния материал. Като такива се използват стеаринова киселина, стеарилалкохол, алкилестер на стеариновата киселина и амиди както и естери на пентаеритрита с дълговерижни мастни киселини. Могат да се използват също соли на стеариновата киселина с калций, цинк или алуминий, както и диалкилкетони, напр. дистеарилкетон.
Примери за изпълнение на изобретението
Изобретението се изяснява допълнително от следните примери:
Получаване на катализатора Катализатор 1 β-зеолит на прах Като катализатор се използа β-зеолит от Uetikon (Zeokat-Beta) със следния състав: SiO2 = 91 %, Д12О3 = 7.8 %, Na,0 = 0.5 %, ΐςθ = 0.7 %, ВЕТ-горна повърхност = 700 m?/g, големина на порите в А=7.6 х 6.7; 5.5 х 5.5, големина на частиците 0.2-0.5 цт.
Катализатор 2 β-зеолитни ексрудати
220 g β-зеолит от Пример 1 с 5 % Walocel® и 230 g вода се уплътнява в месилна машина в продължение на 45 min. След това масата се формова с 70 bar налягане на пресата до 2 mm ексрудати. Те се сушат при 110°С и се калцинират при 500°С в продължение на 16 h.
195 g от тези екструдати се обработват в 3 1 20 %-ен разтвор на амониев хлорид при 80°С в продължение на 2 h за йонен обмен и след това се промиват с 10 1 вода. След това се провежда втори обмен отново с 3 1 20 %-ен разтвор на амониев хлорид при 80°С в продължение на 2 h и продуктът се промива до получаване на свободен от хлорни йони продукт. След сушене при 110°С продуктът се калцинира при 500°С в продължение на 5 h.
Катализатор 3 Шихтов силикат от Тип
К10®
К10® е обработен с киселина монтморилонит от Sued-Chemie. Той има ВЕТ-повърхностна площ от 180-220 m2/g и йонообменен еквивалент от 40-50 mVal/100 g.
Катализатори 4 и 5
ТЮ2-екструдати с 100 %, съответно с 84 % анатаз
Получаването се провежда както е описано в Ertl, Knoezinger, Weitkamp: “Handbook of heterogeous catalysis”, VCH Weinheim, 1997, стр. 98 и следващи. Описаната по-горе в настоящето описание, като особено предпочитана за използване ТЮ2-модификация се получава при смесване с вода, Silica-Sol и глицерин, екструдиране и калциниране при 550°С.
Катализатор 6
Катализатор от титанов диоксид-волфрамов оксид
Използваният катализатор се получава чрез интензивно смесване на търговски достъпните титандиоксиди VKR 611 (от Sachtleben) с фолфрамов оксид и следващо екструдиране, по начина описан в Примери 2 и 4.
Той има следните характеристики: 20 тегл. % WO3, 80% тегл. ТЮ2, ВЕТ-повърхностна площ = 73 m2/g, обща киселинност (pKs = 6.8) = 0.56 mmol/g; обща киселинност (pKs = -3) = 0.035 mmol/g.
Тъй нареченият относителен вискозитет (RV), като мярка за изграждането на молекулното тегло и степента на полимеризация се определя в 1 тегл. %-ен разтвор при екстрахиран материал и в 1.1 тегл. %-ен разтвор при неекстрахиран полимер, в 96 %-на сярна киселина при 25°С чрез вискозиметър по Ubbelohde. Неекстрахираните полимери се сушат преди анализа в продължение на 20 h във вакуум.
Определянето на съдържанието на крайните аминогрупи и на карбоксилните крайни групи (AEG, съответно CEG) се провежда върху екстрахирания поликапролактам чрез ацидиметрично (определящо киселинността) титриране. Амино групите се титрират в разтворител фенол/метанол = 70:30 (тегл. части) с перхлорна киселина.
За провеждане на екстракцията, 100 тегл. части поликапролактам се разбъркват при нагряване под обратен хладник, съответно екстра хират, с 400 тегл. ч. напълно освободена от соли вода при температура 100°С в продължение на 32 h и след отстраняване на водата се сушат при меки условия, т.е. без следваща кондензация, при температура 100°С в продължение на 5 20 h във вакуум. Съдържанието на екстракта (ExG) е дадено спрямо теглото на поликапролактама.
Примери 1 , 2, VI и V2
Изходната смес, състояща се от аминокапронитрил (чистота 99 %) и вода или екстракционна вода с моларно съотношение на смесване (спрямо Н2О в екстракционната вода) от 1:6, се изпомпва през тръбен реактор (дължина 1000 mm; вътрешен диаметър 36 mm) и в даден случай съдържаща Т1О2-екструдат (Катализатор 4; диаметър 4 mm, дължина 5-10 mm) като пълнеж. Съдържанието на екстракта в използваната екстракционна вода е между 6 и 7 тегл. % при всички опити.
Реакционната смес след това се декомпресира в съд за разделяне (обем 2 1) до наля гане между 30 и 60 bar. Чрез помпа със зъбно колело реакционната смес се прехвърля от втория етап на метода в друг тръбен реактор (дължина 1000 mm; вътрешен диаметър 36 mm) за провеждане на третия етап, който съдържа рашигови пръстени (с 6 mm дължина и 6 mm диаметър) като пълнеж. Към реакционната смес на входа на колоната за етап 3) се добавя непрекъснато вода или екстракционна вода с обем на потока 0, 50 или 100 ml/h. Реакционната смес от третия етап се прехвърля след това в четвърти етап за следваща кондензация.
Параметрите за провеждане на метода, получени при илюстративните опити, са посочени в Таблица 1. Посочените в таблицата примери показват, че използването на екстракционна вода в изходната смес и в третия етап не влияе върху вискозитета на поликапролактама, което е представено на Таблица 2, и не влошава свойствата на продукта.
Таблица 1: Параметри за провеждане на примери 1, 2, С1 и С2
Примери ACN:HjO ACN:EW‘ Етап 1 Етап’2 Етап 3 Етап 7 4 DS4 l8/h]
P[bar] Cat.2 T[°C] P[bar] T[-C] HjO,EW3 P[bar] T[’C] P[bar] T[°C]
С1 ACN4:H2O=1:2 90 - 261 30 253 10% H2O 33 261 1.2 250 300
1 ACN4:H2O=1:2 90 - 261 30 253 10%EW 33 261 1.2 250 300
С2 ACNs:H2O=1:6 55 + 250 30 250 18%H2O 40 240 1.5 253 600
2.1 ACN5:EW=1:6 55 + 250 30 250 18%H2O 40 240 1.5 253 600
2.2 AC№:EW“1:6 55 + 250 30 250 8% EW 40 240 1.5 253 600
2.3 ACN5:EW=1:6 55 + 250 30 250 17% EW 40 240 1.5 253 600
1EW = екстракционна вода; показано е моларното съотношение на аминокапронитрила (ACN) към екстракционната вода
2[ + ]: катализатор: ТЮг-гранули. [-] етап от метода проведен без катализатор.
ЗОтнася се до количеството вода, добавена допълнително в етап 3), спрямо масата на потока в етап 1).
4Чистота на вложения ACN (аминокапронитрил): < 99.5 % 5Чистота на вложения ACN (аминокапронитрил): < 99.0 % 6DS: маса на потока в g/h през етап 1).
7Нивото на запълване в сепараторите в етап 2) и етап 4) е 50 % във всички опити
Свойства на получения поликапролакгам
Таблица 2:
Пример No Използвана екстакционна вода RV CEG AEG ЕХТе [%]
С1 ... 2.21 66 54 10.23
1 етап 3 2~22 59 51 10.10
С2 ... 1.79 95 10.50
2.1 ACN/EW изходна смес 1.81 93 76 10.53
3.3 ACN/EW изходна смес & етап 3 1.80 80 91 10.83
2.3 ACN/EW изходна смес & етап 3 1.81 85 87 10.60
6ЕХТ: съдържание на екстракта в тегл %

Claims (4)

  1. Патентни претенции 20
    1. Използване на водни мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаването на полиамиди по време на екстракцията на полимера с вода, за получаване на полиамиди чрез директно взаимодействие с аминонитрили.
    2. Метод за получаване на полиамиди при взаимодействие на най-малко един аминонитрил с водни мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаването на полиамиди по време на екстракцията на полимера с вода.
    3. Метод за получаване на полиамид, чрез взаимодействие на най-малко един аминонитрил с вода, характеризиращ се с това, че се състои от следните етапи:
    1) взаимодействие на най-малко един аминонитрил с водна среда, при температура от 90 до 400°С и налягане от 0.1 до 35 х 106 Ра, при което се получава реакционна смес,
  2. 2) следващо взаимодействие на реакционната смес при температура от 150 до 400°С и налягане, по-ниско от налягането в етап 1), при което температурата и налягането се подбират така, че да се получи една първа газова фаза и една първа течна или една първа твърда фаза, или смес от първа твърда и първа течна фаза, и първата газова фаза се разделя от първата течна или първата твърда фаза или от сместа от първата течна и първата твърда фаза, и
  3. 3) смесване на първата течна или първата твърда фаза или на сместа от първата теч- на и първата твърда фаза с газообразна или течна фаза, която съдържа водна среда при температура от 90 до 370°С и при налягане от 0.1 до 30 х 106 Ра, при което се получава смес от продукти, като в етап 1) и/или 3) като водна среда се използват водни мономерни и олигомерни екстракти, които отпадат при получаването на полиамиди при екстракцията на полимера с вода, и в друг случай се прибавя вода.
    4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че включва допълнително или вместо етап 3) следния етап:
  4. 4) последваща кондензация на сместа от продукти при температура от 200 до 350°С и налягане, което е по-ниско от налягането в етап 35 3), при което температурата и налягането се подбират така, че се получава една втора газова фаза, съдържаща вода и амоняк и втора течна или втора твърда фаза, или смес от втора течна и втора твърда фаза, които съответно съдържат полиамид.
    5. Метод съгласно претенция 3 или 4, характеризиращ се с това, че в етап 1) или в етап 3), или както в етап 1), така и в етап 3) се използват металоксидни катализатори като неподвижен слой.
    6. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че като катализатор се използва титанов диоксид.
    7. Метод съгласно претенции от 3 до 6, характеризиращ се с това, че в етап 3) газообразната или течна фаза, която съдържа водната среда, се прибавя в количество от 50 до
    1500 ml вода на 1 kg от първата течна или първата твърда фаза или сместа от първата течна и първата твърда фаза.
    8. Метод съгласно претенции от 3 до 7, характеризиращ се с това, че етапите 1) до 3), 5 1), 2) и 4) или от 1) до 4) се провеждат по непрекъснат начин.
    9. Метод съгласно претенции от 3 до 8, характеризиращ се с това, че най-малко една от получените в съответните етапи газови фази 10 се връща обратно в най-малко един от предходните етапи.
    10. Метод съгласно претенции от 3 до 9, характеризиращ се с това, че като аминонитрил се използва ω-аминоалкилнитрил с алки- 15 ленов остатък (-СН2-) с 4 до 12 С-атома, или аминоалкиларилнитрил с 8 до 13 С-атома.
    11. Метод съгласно претенции от 3 до 10, характеризиращ се с това, че се използва следната смес:
    50 до 99.99% тегл. 6-аминокапронитрил,
    0.01 до 50% тегл. от най-малко една дикарбоксилна киселина, избрана от групата на алифатни С410- а, ω-дикарбоксилни киселини, ароматни С812-дикарбоксилни киселини или Cj-Cg-циклоалкандикарбоксилни киселини,
    0 до 50% тегл. от а, ω-диамин с 4 до 10 въглеродни атома,
    0 до 50% тегл. от а, щ-С212-динитрил, както и
    0 до 50% тегл. от а, со-С512-аминокиселина или съответния лактам,
    0 до 10% тегл. най-малко една неорганична киселина или нейна сол, при което сумата от отделните тегловни проценти е 100 %.
BG104608A 1998-02-02 2000-07-13 Метод за получаване на полиамиди от аминонитрили BG64709B1 (bg)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19804020A DE19804020A1 (de) 1998-02-02 1998-02-02 Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Aminonitrilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG104608A BG104608A (bg) 2001-05-31
BG64709B1 true BG64709B1 (bg) 2005-12-30

Family

ID=7856395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG104608A BG64709B1 (bg) 1998-02-02 2000-07-13 Метод за получаване на полиамиди от аминонитрили

Country Status (20)

Country Link
US (1) US6359020B1 (bg)
EP (1) EP1053274B1 (bg)
JP (1) JP2002501959A (bg)
KR (1) KR100552368B1 (bg)
CN (1) CN1165567C (bg)
AR (1) AR018737A1 (bg)
AU (1) AU2721899A (bg)
BG (1) BG64709B1 (bg)
BR (1) BR9908786B1 (bg)
CA (1) CA2319758A1 (bg)
DE (2) DE19804020A1 (bg)
ES (1) ES2207932T3 (bg)
HU (1) HU224290B1 (bg)
ID (1) ID25866A (bg)
IL (1) IL137165A (bg)
PL (1) PL342239A1 (bg)
SK (1) SK10802000A3 (bg)
TR (1) TR200002252T2 (bg)
TW (1) TW565580B (bg)
WO (1) WO1999038907A1 (bg)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804020A1 (de) 1998-02-02 1999-08-05 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Aminonitrilen
HUP0105495A2 (en) * 1999-02-11 2002-05-29 Basf Ag Method for producing polyamide 6 of a low extract content, high viscosity stability and low remonomerization rate
DE19925906A1 (de) * 1999-06-07 2000-12-14 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Lactamen und Polyamid-Extrakten
DE19935398A1 (de) * 1999-07-30 2001-02-01 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Dinitrilen und Diaminen
DE19962573A1 (de) * 1999-12-23 2001-07-05 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyamiden
DE10021191A1 (de) * 2000-05-03 2001-11-08 Basf Ag Verfahren zur Herstellung eines Polymers unter Verwendung von Caprolactam
DE10033544A1 (de) * 2000-07-11 2002-01-24 Basf Ag Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Aminonitrilen
DE10047657B4 (de) * 2000-09-26 2005-02-10 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polycaprolactam, ein Polycaprolactam und dessen Verwendung
EP1359179B1 (en) * 2000-12-20 2017-05-31 Toray Industries, Inc. Polyamide prepolymer, polyamide, and processes for producing these
DE102004006955A1 (de) 2004-02-12 2005-09-01 Basf Ag Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Polyamiden
CA2666422A1 (en) * 2006-10-24 2008-05-02 Basf Se Application of coil tube evaporators for the production of polyamides
WO2016167740A1 (en) * 2015-04-13 2016-10-20 Cast Nylons Co., Ltd High molecular weight, high crystalline cast nylon propellant

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3459640A (en) * 1965-04-08 1969-08-05 Teijin Ltd Process for the purification of lactams
DE2501348A1 (de) * 1975-01-15 1976-07-22 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polyamiden
US5077381A (en) * 1990-06-01 1991-12-31 Basf Corporation Constant compositioin recycle of nylon 6 polymerization wash water
EP0608454A1 (de) * 1993-01-28 1994-08-03 POLYMER ENGINEERING GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyamid 6 aus Polyamid-Abfällen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4430480A1 (de) * 1994-08-27 1996-02-29 Basf Ag Hochmolekulare Polyamide aus Nitrilen
BR9711257A (pt) * 1996-08-30 1999-08-17 Basf Ag Processo para preparar uma poliamida pela rea-Æo de pelo menos uma aminonitrila com gua e poliamida
DE19804020A1 (de) 1998-02-02 1999-08-05 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Aminonitrilen
US6069228A (en) * 1998-08-17 2000-05-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing polyamides
DE69925013T2 (de) * 1998-10-26 2006-01-12 Invista Technologies S.A.R.L., Wilmington Kontinuierliches polymerisationsverfahren zur herstellung von polyamiden aus omega-aminonitrilen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3459640A (en) * 1965-04-08 1969-08-05 Teijin Ltd Process for the purification of lactams
DE2501348A1 (de) * 1975-01-15 1976-07-22 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polyamiden
US5077381A (en) * 1990-06-01 1991-12-31 Basf Corporation Constant compositioin recycle of nylon 6 polymerization wash water
EP0608454A1 (de) * 1993-01-28 1994-08-03 POLYMER ENGINEERING GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyamid 6 aus Polyamid-Abfällen

Also Published As

Publication number Publication date
ES2207932T3 (es) 2004-06-01
KR20010040514A (ko) 2001-05-15
EP1053274A1 (de) 2000-11-22
DE19804020A1 (de) 1999-08-05
WO1999038907A1 (de) 1999-08-05
JP2002501959A (ja) 2002-01-22
HUP0101072A2 (hu) 2001-07-30
KR100552368B1 (ko) 2006-02-20
SK10802000A3 (sk) 2001-04-09
BG104608A (bg) 2001-05-31
US6359020B1 (en) 2002-03-19
CN1165567C (zh) 2004-09-08
HU224290B1 (hu) 2005-07-28
ID25866A (id) 2000-11-09
AU2721899A (en) 1999-08-16
PL342239A1 (en) 2001-06-04
IL137165A0 (en) 2001-07-24
HUP0101072A3 (en) 2002-06-28
DE59906953D1 (de) 2003-10-16
EP1053274B1 (de) 2003-09-10
BR9908786B1 (pt) 2008-11-18
CA2319758A1 (en) 1999-08-05
TR200002252T2 (tr) 2000-12-21
CN1289349A (zh) 2001-03-28
IL137165A (en) 2005-08-31
AR018737A1 (es) 2001-12-12
TW565580B (en) 2003-12-11
BR9908786A (pt) 2000-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2386888C (en) Method for producing polyamides from dinitriles and diamines
US6194538B1 (en) Process for producing polyamides from aminonitriles
US6815527B2 (en) Continuous method for producing polyamides from aminonitriles
BG64709B1 (bg) Метод за получаване на полиамиди от аминонитрили
US6316588B1 (en) Continuous preparation of polyamides from aminonitriles
US6288207B1 (en) Continuous method for producing polyamides from aminonitriles
KR100552372B1 (ko) 아미노카르복실산 화합물로부터의 폴리아미드의 제조 방법
US6310173B1 (en) Batch process for producing polyamides from aminonitriles
RU2214425C2 (ru) Способ получения полиамида из аминонитрила и полиамид, получаемый им
US6531570B1 (en) Accelerator for the production of polyamides from aminonitriles
CZ20002838A3 (cs) Způsob výroby polyamidů z aminonitrilů
MXPA01003484A (en) Accelerator for the production of polyamides from aminonitriles
CZ20002836A3 (cs) Kontinuální způsob výroby polyamidů z aminonitrilů a polyamidy tímto způsobem vyrobitelné
MXPA99001785A (en) Process for producing polyamides from aminonitriles
CZ20002835A3 (cs) Diskontinuální způsob výroby polyamidů z aminonitrilů