发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种尼龙干盐及其制备方法,采用该方法可以简单高效且连续地制备得到以固体颗粒形式存在的尼龙干盐,并且该尼龙干盐的含水率不高于20wt%,既节约成本,又便于后期运输、存储和使用。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种制备尼龙干盐的方法。根据本发明的实施例,所述方法包括:将二羧酸和二元胺供给至双螺杆挤出机中混合、反应并挤出,以便得到尼龙干盐。
根据本发明实施例的制备尼龙干盐的方法,通过将二羧酸和二元胺供给至双螺杆挤出机中混合、反应并挤出,相较于传统采用溶液法、沉淀法和喷雾干燥法制备尼龙干盐,溶液法、沉淀法和喷雾干燥法均为间歇式生产方法,而本申请利用双螺杆挤出机进行尼龙干盐的制造可实现连续化生产,同时该方法的反应过程中不需水的参与,而溶液法和喷雾干燥法在除水的过程中需要大量的能耗,即本申请可以简单高效且连续地制备得到以固体颗粒形式存在的尼龙干盐,并且该尼龙干盐的含水率不高于20wt%,从而不仅省去了后期的除水成本,降低能耗,而且尼龙干盐产率较高、质量好。
另外,根据本发明上述实施例的制备尼龙干盐的方法还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,将所述二羧酸经所述双螺杆挤出机的主喂料口供给,将所述二元胺熔化后从所述双螺杆挤出机的液体喂料口供给。由此,可以通过主喂料口和液体喂料口的喂料速度控制二羧酸和二元胺的添加比例。
在本发明的一些实施例中,所述二羧酸与所述二元胺摩尔比为0.8~1.2:1。由此,可以得到高质量的尼龙干盐。
在本发明的一些实施例中,所述二羧酸包括含有4~20个碳原子的脂肪族二羧酸和/或芳香族二羧酸。
在本发明的一些实施例中,所述含有4~20个碳原子的脂肪族二羧酸包括丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十六烷二酸和十八烷二酸中的至少之一;所述芳香族二羧酸包括对苯二甲酸和间苯二甲酸中的至少之一。
在本发明的一些实施例中,所述二元胺包括含4~20个碳原子的脂肪族二元胺和/或芳香族二元胺。
在本发明的一些实施例中,所述含4~20个碳原子的脂肪族二元胺包括丁二胺、戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十二烷二胺、十六烷二胺和十八烷二胺中的至少之一;所述芳香族二元胺包括对苯二胺和间苯二胺中的至少之一。
在本发明的一些实施例中,上述方法中进一步包括:将所述二羧酸、所述二元胺与催化剂和封端剂供给至双螺杆挤出机中混合。
在本发明的一些实施例中,基于1kg的所述二羧酸,所述催化剂的添加量为0~5g,所述封端剂的添加量为0~50g。
在本发明的一些实施例中,所述催化剂包括磷酸、次磷酸钠、亚磷酸、氨甲基膦酸和吡啶基甲基膦酸中的至少之一。
在本发明的一些实施例中,所述封端剂包括苯甲酸、醋酸、丙酸和丁酸中的至少之一。
在本发明的第二个方面,本发明提出了一种尼龙干盐。根据本发明的实施例,所述尼龙干盐采用上述的方法制备得到。由此,该尼龙干盐含水率不高于20wt%,既节约成本,又便于后期运输、存储和使用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种制备尼龙干盐的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:将二羧酸和二元胺供给至双螺杆挤出机中混合、反应并挤出,以便得到尼龙干盐。
发明人发现,通过将二羧酸和二元胺供给至双螺杆挤出机中混合、反应并挤出,相较于传统采用溶液法、沉淀法和喷雾干燥法制备尼龙干盐,溶液法、沉淀法和喷雾干燥法均为间歇式生产方法,而本申请利用双螺杆挤出机进行尼龙干盐的制造可实现连续化生产,同时该方法的反应过程中不需水的参与,而溶液法和喷雾干燥法在除水的过程中需要大量的能耗,即本申请可以简单高效且连续地制备得到以固体颗粒形式存在的尼龙干盐,并且该尼龙干盐的含水率不高于20wt%,优选不高于10wt%,从而不仅省去了后期的除水成本,降低能耗,而且尼龙干盐产率较高、质量好,同时无需用到反应釜等反应器,设备及工艺简单,可以连续生产。
进一步地,将上述二羧酸经双螺杆挤出机的主喂料口供给,将二元胺熔化或配置成溶液后从双螺杆挤出机的液体喂料口供给,即通过双螺杆挤出机上主喂料口和液体喂料口的喂料速度来控制二羧酸和二元胺的比例,具体的,启动双螺杆挤出机的失重称,并将主失重称和液体失重称的喂料速度按上述设置,同时打开双螺杆挤出机的主喂料口和液体喂料口失重称进行喂料,使得混合均匀的尼龙单体原料通过模口时形成固体颗粒。另外,根据后期工艺需要,也可以选择对所得尼龙干盐进行再加工,比如进一步干燥等。进一步地,二羧酸与二元胺摩尔比为0.8~1.2:1。
进一步地,上述二羧酸包括含有4~20个碳原子的脂肪族二羧酸和/或芳香族二羧酸。发明人发现,采用本申请的二羧酸可以在提高尼龙干盐质量的同时降低原料成本。优选地,上述含有4~20个碳原子的脂肪族二羧酸包括但不限于丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十六烷二酸和十八烷二酸中的至少之一;上述芳香族二羧酸包括但不限于对苯二甲酸和间苯二甲酸中的至少之一。
进一步地,上述二元胺包括含4~20个碳原子的脂肪族二元胺和/或芳香族二元胺。发明人发现,采用本申请的二元胺可以在提高尼龙干盐质量的同时降低原料成本。优选地,上述含4~20个碳原子的脂肪族二元胺包括但不限于丁二胺、戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十二烷二胺、十六烷二胺和十八烷二胺中的至少之一;上述芳香族二元胺包括对苯二胺和间苯二胺中的至少之一。并且上述二元胺含水量不高于40wt%,优选不高于20wt%。
进一步地,上述方法进一步包括:将所述二羧酸、所述二元胺与催化剂和封端剂供给至双螺杆挤出机中混合。具体的,催化剂和封端剂可以从主喂料口随二元酸一起供给或将催化剂和封端剂配置成溶液随二元胺从液体喂料口随二元胺一起供给至双螺杆挤出机中。优选地,基于1kg的所述二羧酸,所述催化剂的添加量为0~5g,所述封端剂的添加量为0~50g。发明人发现,若催化剂用量过高会增加成本,且催化剂使用量存在饱和值,添加过多并不会进一步加快反应速度;同时若封端剂添加过多会使分子量过低,影响产品机械性能。
同时,上述催化剂包括但不限于磷酸、次磷酸钠、亚磷酸、氨甲基膦酸、吡啶基甲基膦酸中的至少之一;封端剂包括但不限于苯甲酸、醋酸、丙酸和丁酸中的至少之一。
在本发明的第二个方面,本发明提出了一种尼龙干盐。根据本发明的实施例,所述尼龙干盐采用上述的方法制备得到。由此,该尼龙干盐含水率不高于20wt%,优选不高于10wt%,既节约成本,又便于后期运输、存储和使用。
需要说明的是,上述针对制备尼龙干盐的方法所描述的特征和优点同样适用于该尼龙干盐,此处不再赘述。
下面详细描述本发明的实施例,需要说明的是下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。另外,如果没有明确说明,在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的,或者可以按照本文或已知的方法合成的,对于没有列出的反应条件,也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
将10kg己二酸、10.0g次磷酸钠,200.0g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将浓度为85wt%的己二胺溶液以4.67kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,使得原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙66盐,尼龙66盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率7.24wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例2
将9.96kg对苯二甲酸粉末、15g氨甲基膦酸、200.0g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将戊二胺以3.13kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,使得原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙5T盐,尼龙5T盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率为0%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例3
将10.1kg癸二酸粉末、8.0g次磷酸钠、150g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将戊二胺以2.58kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,使得原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙510盐,尼龙510盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率0%尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例4
将10.22kg己二酸粉末、10.2g亚磷酸、200.0g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将戊二胺以3.49kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的喂料口中。原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙56盐,尼龙56盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率0%尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例5
将9.96kg对苯二甲酸粉末、10.0g次磷酸钠、150.0g醋酸预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为2.5kg/hr,将10kg己二酸粉末加入双螺杆挤出机侧喂料称中,打开侧喂料失重称,设定喂料速度为2.2kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将浓度为85wt%的己二胺溶液以4.03kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙6T66盐,尼龙6T66盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率6.92%尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例6
将9.96kg对苯二甲酸粉、30g吡啶基甲基膦酸、300.0g丁酸预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为2.5kg/hr,将10kg间苯二甲酸粉末加入双螺杆挤出机侧喂料称中,打开侧喂料失重称,设定喂料速度为2.4kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将浓度为85wt%的己二胺溶液以4.03kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆中混合生成尼龙6T6I盐,尼龙6T6I盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率为6.77wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例7
将9.96kg对苯二甲酸粉、10.0g次磷酸钠、200.0g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为2.5kg/hr,将10kg间苯二甲酸粉末加入双螺杆挤出机侧喂料称中,打开侧喂料失重称,设定喂料速度为2.4kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将浓度为85wt%的己二胺溶液以4.11kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙6T6I盐,尼龙6T6I盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率为6.77wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例8
将10.22kg己二酸粉末、10.2g次磷酸钠、204.4g丙酸预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将丁二胺加热融化后的熔体以3.01kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙46盐,尼龙46盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型条状流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例9
将10.1kg癸二酸、4.0g次磷酸钠、40g苯甲酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将癸二胺加热融化后的熔体以4.17kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙1010盐,尼龙1010盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例10
将10.1kg癸二酸、10.1g磷酸、200g丁酸预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将十二烷二胺加热融化后的熔体以5.05kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆挤出机中混合生成尼龙1210盐,尼龙1210盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例11
将11.5kg十二烷二酸、4.6g磷酸、200g醋酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将癸二胺加热融化后的熔体以3.74kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,原料在双螺杆中混合生成尼龙1012盐,尼龙1012盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例12
将11.5kg十二烷二酸、4.6g磷酸、200g丙酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将十二烷二胺加热融化后的熔体以4.35kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,十二烷二酸粉末与十二烷二胺在磷酸和丙酸的作用下于双螺杆中生成尼龙1212盐,尼龙1212盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例13
将11.4kg十六烷二酸、5.7g亚磷酸、228g丁酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将间苯二胺加热融化后的熔体以1.93kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,十六烷二酸粉末与间苯二胺在亚磷酸和丁酸的作用下于双螺杆中生成尼龙盐,尼龙盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例14
将9.4kg十八烷二酸、18.8g磷酸、188g醋酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将十六烷二胺加热融化后的熔体以4.08kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,十八烷二酸粉末与十六烷二胺在磷酸和醋酸的作用下于双螺杆中生成尼龙盐,尼龙盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例15
将11.4kg十六烷二酸、57g氨甲基膦酸、570g丙酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为90r/min,将对苯二胺加热融化后的熔体以1.85kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,十六烷二酸粉末与对苯二胺在氨甲基磷酸和丙酸的作用下于双螺杆中生成尼龙盐,尼龙盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
实施例16
将9.96kg间苯二甲酸、10g吡啶基甲基膦酸、200g醋酸粉末预先混合后加入双螺杆挤出机主喂料称中,打开主喂料失重称,设定喂料速度为5kg/hr,螺杆转速设置为120r/min,将十八烷二胺加热融化后的熔体以8.55kg/hr的速度加入到双螺杆挤出机位于第四区的液体喂料口中,间苯二甲酸粉末与十八烷二胺在吡啶基甲基膦酸和醋酸的作用下于双螺杆中生成尼龙盐,尼龙盐通过一个8孔模头后在压力下呈线型膏体流出,经冷却后收集,得到含水率为0wt%的尼龙干盐,同时分别在挤出造盐的第10分钟、20分钟和30分钟取样测定表征酸胺摩尔比的pH,其结果如表1所示。
表1
备注,挤出造盐的第10分钟的样品记为样品1,第20分钟的样品记为样品2;第30分钟的样品记为样品3。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。