CN219482639U - 一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其包括依次连接的成盐反应釜、浓缩装置、预聚合装置和螺杆挤出装置，预聚合装置的物料出口和螺杆挤出装置的进料口连接，预聚合装置的气体出口依次和冷凝器、冷凝液收集罐连接；冷凝液收集罐还和真空机组连接；预聚合装置包括依次连接的聚合反应器和闪蒸器，聚合反应器为U型管式反应器，U型管式反应器的内部设置一个或均匀设置有多个粘度检测装置，粘度检测装置用于实时监测聚合反应器中聚合物熔体的相对粘度。本实用新型的连续化生产装置能够解决预聚物粘度控制难度大、聚合物易氧化变黄和过热分解、批次产品分子量变化较大，生产效率低、不适合规模化生产等问题。

Description

一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置。

背景技术

聚酰胺(尼龙)材料是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂的总称，包括脂肪族PA、脂肪-芳香族PA和芳香族PA，由于其耐热性、耐化学品性、耐风化性、机械特性、电特性等优良，被广泛应用于纺丝、注塑、制膜等产品中。耐高温聚酰胺树脂具有高强度、高模量、耐高温等特性，广泛用于电子电器、通讯装备部件、汽车部件、电气控制系统部件等领域，市场需求也越来越大。

聚酰胺树脂的制备方式之一是由二胺和二酸缩聚而得，另一类是由内酰胺缩聚或开环聚合得到。该反应一般通过在聚合釜内进行间歇聚合，但预聚物分子量不稳定，通常需要进行增粘处理以提高聚酰胺的分子量，但是粘度升高会导致流动性变差，容易引起出料失败，另外聚酰胺材料需要进行改性处理以提高其在某一方面的功能性，一般是将制备好的聚酰胺树脂母粒与一定量的功能性添加剂混合后经再次熔融挤出进行增强改性，而再次加热挤出造粒，工艺链条较长，反复加热导致能耗较高，而且容易造成聚合物在高温下分解，影响材料的性质和性能。

然而，我国耐高温聚酰胺树脂合成起步较晚，生产工艺路线也主要以间歇预聚、增粘两步法为主。当前在生产耐高温聚酰胺树脂时还存在预聚物粘度控制难度大、聚合物易氧化变黄和过热分解、批次产品分子量变化较大，生产效率低、不适合规模化生产等问题。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术存在的耐高温聚酰胺树脂合成主要以间歇预聚、增粘两步法为主，预聚物粘度控制难度大、聚合物易氧化变黄和过热分解、批次产品分子量变化较大，生产效率低、不适合规模化生产等不足，本实用新型提供了一种聚酰胺树脂连续化生产装置及方法。

本实用新型提供了一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其包括依次连接的成盐反应釜、浓缩装置、预聚合装置和螺杆挤出装置，所述预聚合装置的物料出口和所述螺杆挤出装置的进料口连接，所述预聚合装置的气体出口依次和冷凝器、冷凝液收集罐连接；所述冷凝液收集罐还和真空机组连接；

所述成盐反应釜用于将聚酰胺单体进行成盐反应或将固态聚酰胺盐形成聚酰胺盐溶液；

所述浓缩装置用于将所述成盐反应的反应物进行浓缩除水，得到浓缩的聚酰胺的盐溶液；

所述预聚合装置包括依次连接的聚合反应器和闪蒸器；所述浓缩装置的出口和所述聚合反应器的进口连接，所述闪蒸器的出口和所述螺杆挤出装置连接，用于将所述浓缩的聚酰胺的盐溶液进行预聚合反应并进行闪蒸减压；

所述螺杆挤出装置用于将所述聚合反应的反应物料进行后缩聚反应和/或聚酰胺改性；

所述冷凝器用于冷凝所述预聚合反应产生的气体；

所述真空机组用于对所述冷凝液收集罐进行抽气而获得真空的环境；

其中，所述聚合反应器为U型管式反应器，所述U型管式反应器的内部设置一个或均匀设置有多个粘度检测装置，所述粘度检测装置用于实时监测所述聚合反应器中聚合物熔体的相对粘度。

本领域技术人员知晓，所述固态聚酰胺盐在所述成盐釜形成聚酰胺盐溶液的方式，一般为将所述固态聚酰胺盐和水混合，得到聚酰胺盐溶液。

本实用新型中，较佳地，所述粘度检测装置设置在距离所述U型管式反应器的入口的1/4处、1/2处和3/4处中的一处或多处，所述距离以所述U型管式反应器的总管体长度为基准。例如，所述1/4处即指所述粘度检测装置距离所述U型管式反应器的入口的距离，和所述U型管式反应器的总管体长度的比值为1/4。

本实用新型中，所述粘度检测装置的数量可为1-5个，例如为3个。当所述粘度检测装置的数量为3个时，所述粘度检测装置较佳地设置在距离所述聚合反应器的入口的1/4处、1/2处和3/4处。

其中，当所述相对粘度达到预设值则自动打开出料口使熔体进入所述闪蒸器。

其中，所述粘度检测装置较佳地为光谱检测装置，通过在线监测聚合物特定波数的光谱信息，通过数值拟合曲线得到聚合物的粘度范围，监测的所述相对粘度较佳地为1.0-1.5。通过所述粘度检测装置监测所述预聚合装置中聚合物熔体的相对粘度，能够使反应控制更加精确。

本实用新型中，较佳地，所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括盐液储罐，所述成盐反应釜、所述盐液储罐和所述浓缩装置依次连接。

本实用新型中，较佳地，所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括与所述成盐反应釜连接的原料系统，所述原料系统包括原料储罐，所述原料储罐的出口和所述成盐反应釜的进口连接。

本实用新型中，较佳地，所述原料系统还包括盐液配置釜；所述原料储罐的出口和所述盐液配置釜的进口连接，所述盐液配置釜的出口和所述成盐反应釜的进口连接。

本实用新型中，较佳地，所述成盐反应釜和/或所述浓缩装置的加热形式为夹套式、内盘管式和外盘管式中的一种或者两种以上的组合。所述成盐反应釜的加热形式更佳地为夹套式。所述浓缩装置的加热形式更佳地为内盘管式。

本实用新型中，所述浓缩装置较佳地包括浓缩釜。所述成盐反应釜较佳地包括桨式搅拌反应釜。

本实用新型中，较佳地，所述螺杆挤出装置包括螺杆挤出机；所述螺杆挤出机更佳地包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机和柱塞式挤出机中的一种或多种；特别地为双螺杆挤出机；所述双螺杆挤出机特别地为脱挥反应型双螺杆挤出机。

其中，所述螺杆挤出机的螺杆直径较佳地为62～135mm，更佳地为68～125mm。所述螺杆挤出机的螺杆直径可在实际生产过程根据反应物量来选择合适直径。所述螺杆挤出机的螺杆长径比较佳地为28～70，更佳地为32～64。所述螺杆挤出机的螺杆转速较佳地为150-700rpm。所述螺杆挤出机的螺杆真空排气口可为2～6个，较佳地为3～5个。所述螺杆挤出机中的真空度较佳地为-0.06MPa以下。

本实用新型中，较佳地，所述螺杆挤出机上设置有第一进料口和第二进料口，所述第一进料口设置在所述螺杆挤出机的前段，所述第二进料口设置在所述螺杆挤出机的中段，所述预聚合装置的出口通过熔体泵连接所述螺杆挤出机的第一进料口，所述螺杆挤出机的第二进料口连接助剂添加装置。通过在所述双螺杆挤出机的中段设置有第二进料口，其他添加剂可以在所述第二进料口加入，可以避免功能性助剂与聚合时加入的分子量调节剂等添加剂发生催化聚合副反应等，同时可以减少助剂在聚合过程中发生团聚、沉降等现象。

本实用新型中，较佳地，所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括依次连接的切粒装置、干燥装置和分级筛选装置，所述切粒装置的进口和所述螺杆挤出装置的出口连接。

其中，所述切粒装置较佳地包括水下切粒机。

其中，所述干燥装置较佳地包括干燥器，所述干燥器较佳地为喷雾干燥器、微波干燥器或流化床干燥器，所述流化床干燥器更佳地为连续式流化床干燥器。

其中，所述分级筛选装置较佳地包括分级筛选机。

本实用新型中，较佳地，所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括包装装置，所述包装装置和所述分级筛选装置连接。所述包装装置较佳地为包装机。

本实用新型提供了一种使用上述装置的耐高温聚酰胺树脂的制备方法，其包括以下步骤：

S1、反应原料在所述成盐反应釜进行成盐反应；所述反应原料包括聚酰胺单体或固态聚酰胺盐；

S2、所述成盐反应后的盐溶液进入所述浓缩装置进行浓缩除水，得到浓缩后的聚酰胺盐溶液；

S3、所述浓缩后的聚酰胺盐溶液进入所述预聚合装置进行预聚合反应并进行闪蒸减压；

S4、所述预聚合反应后并进行所述闪蒸减压后的反应液体从所述闪蒸器的出口进入所述螺杆挤出装置进行后缩聚反应和/或聚酰胺改性；

同时，所述预聚合反应后的反应气体从所述预聚合装置的气体出口依次进入所述冷凝器和所述冷凝液收集罐进行冷凝回收。

本实用新型中，所述预聚合反应的反应进程的控制方式，较佳地为通过所述粘度检测装置监测所述预聚合装置中聚合物熔体的相对粘度进行控制。所述粘度检测装置监测的所述相对粘度可为1.0-1.5。当所述相对粘度达到预设值则自动打开出料口使熔体进入所述闪蒸器。根据工艺参数要求，当达到设定值时通过连锁装置自动调控出料口阀门开度，使反应物料经过闪蒸器供给泵进入所述闪蒸器。

本实用新型中，所述成盐反应的压力较佳地为0.001～0.05Mpa。所述成盐反应的温度较佳地为60～85℃。所述成盐反应较佳地在桨式搅拌反应釜中进行，所述搅拌速度较佳地为10～100r/min；所述搅拌的时间较佳地为0.5～6h。

本实用新型中，较佳地，在所述成盐反应后的盐溶液进入所述浓缩装置前，所述成盐反应后的盐溶液先进入盐液储罐进行盐液的储存，所述盐液储罐的出口和所述浓缩装置的入口连接。

本实用新型中，较佳地，所述浓缩的温度较佳地为120～140℃。所述浓缩的时间较佳地为0.5～6h。所述浓缩后的聚酰胺盐溶液的浓度较佳地为40wt％～80wt％，更佳地为55wt％～70wt％。

本实用新型中，所述预聚合反应的温度较佳地为200～330℃。所述预聚合反应的压力较佳地为1.5～3.3MPa。所述预聚合反应的加热方式可为多段加热的方式，即可通过多段加热的方式将反应温度加热至200～330℃。

本实用新型中，所述预聚合反应较佳地在管式聚合反应器中进行。其中，较佳地，所述管式聚合反应器可分为三段以上独立加热，例如为五段独立加热；采用多个热媒蒸发器向加热夹套提供热媒，以实现温度多端控制，从而最大限度防止预聚过程中凝胶产生，降低原料二元胺的损失。其中，前2/3段的所述管式聚合反应器中仍以浓缩为主，反应温度可为200-300℃，优选为200-280℃，溶液浓度由60～80％浓缩到约90％(适宜进行聚合反应的浓度)，最后一段以进行预聚合为主，反应温度为230-300℃，优选为230-285℃，出口的物料中聚合物含量可达到85～95％。

本实用新型中，较佳地，所述预聚合反应后并进行所述闪蒸减压后的反应液体进入所述螺杆挤出装置后，向所述螺杆挤出装置中加入功能性助剂对聚合得到的聚酰胺产品进行改性。

本实用新型中，较佳地，所述螺杆挤出装置中的反应温度可根据聚合物种类设置在275-320℃之间，反应物停留时间可为0.5-15min，较佳地为0.5-10min；挤出量可为600～2750kg/h，较佳地为700～1100kg/h。所述螺杆挤出机的真空度较佳地为-0.06MPa以下。

本实用新型中，较佳地，在所述步骤S4后，从所述螺杆挤出装置的出口出来的物料经过所述水下切粒机进行水下切粒得到聚合物颗粒，所述聚合物颗粒再进入所述干燥装置进行干燥，然后进入所述分级筛选装置进行筛选。

本实用新型中，所述冷凝的温度较佳地为5-35℃；所述冷凝的时间较佳地为0.5-1.5h。所述冷凝的压力较佳地为0.001-0.05MPa。

本实用新型中，所述聚酰胺单体较佳地包括二胺单体和二酸单体，11-氨基十一酸或者酰胺单体。所述二胺单体选自碳数为5～20的脂肪族二元胺；优选为戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺等中的一种或多种；所述二酸单体选自碳数为4～18的芳香族二元酸和/或脂肪族二元酸，优选为戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、十一烷二酸、十二烷二酸及十三烷二酸等中的一种或多种。聚酰胺盐由二酸与二胺反应而形成。所述酰胺单体较佳地为己内酰胺和/或十二内酰胺。

所述固态聚酰胺盐优选为聚酰胺56盐、聚酰胺5T盐、聚酰胺66盐、聚酰胺6T盐、聚酰胺10T盐、聚酰胺12T盐、聚酰胺610盐、聚酰胺612盐、聚酰胺1010盐、聚酰胺1012盐、聚酰胺1212盐等中的一种或多种。进一步地，所述步骤S1中的所述二胺单体和所述二酸单体分别从二胺储罐和二酸储罐引入到各自对应的盐液配置釜中配置一定浓度的溶液或浆料。

进一步地，步骤S1中，所述成盐反应的原料还包括添加剂，所述添加剂包括但不限于封端剂、催化剂、抗氧剂、热稳定剂、成核剂、结晶促进剂、消光剂、阻燃剂中的任意一种或几种的组合。所述添加剂的含量为0.01％～3％。所述百分比是重量百分比。

进一步地，步骤S4中，所述聚酰胺改性包括添加功能性助剂，所述功能性助剂包括但不限于抗氧剂、热稳定剂、耐候剂、颜料、光泽增强剂、染料、消光剂、增塑剂、抗静电剂、阻燃剂、无机填料、金属及金属盐中的任意一种或几种的组合。

其中，所述催化剂可选自次亚磷酸钾、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙、亚磷酸锌、磷酸钾、磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、次亚磷酸钾、次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙、次亚磷酸锌中的一种或多种，优选次亚磷酸钠。

其中，所述封端剂可选自己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸和二十烷二酸中的至少一种。

其中，所述抗氧化剂可选自磷酸钠、磷酸镁、磷酸钙、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙、亚磷酸锌、抗氧化剂H10、次亚磷酸锰、次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙和次亚磷酸锌中的至少一种，最优选为次亚磷酸钙。

其中，所述成核剂可选自无机类成核剂和/或有机类成核剂，所述无机类成核剂选自滑石粉、氧化铝、蒙脱土、高岭土、石墨、二硫化钼、二氧化硅、氟化钙、碳酸钙中的一种或多种；所述有机类成核剂选自苯基次磷酸钠、苯基次磷酸锌、叔丁基次磷酸钠、醋酸铜中的一种或多种。

所述热稳定剂进一步包括磷酸、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、次磷酸钠、次磷酸锌、次磷酸钙、次磷酸钾中的一种或者多种。

所述结晶促进剂进一步包括长碳链羧酸金属盐，长碳链羧酸碳原子数优选为10～30，所述金属优选包括钙、镁、锌中的一种或者多种。

所述无机填料进一步包括玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维、炭黑、石墨中的一种或者多种。

所述耐候剂可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于间苯二酚、水杨酸盐、苯并三唑、二苯甲酮和受阻胺等。

所述阻燃剂可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于DOPO衍生物、三聚氰胺氰脲酸酯、氢氧化物(如氢氧化镁或氢氧化铝)、多磷酸铵、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂、由任何基于溴的阻燃剂与三氧化二锑构成的组合等。

所述颜料可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于硫化镉、酞菁和炭黑等。

所述光泽增强剂可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于氧化钛、碳酸钙等。

所述增塑剂可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于对氧苯甲酸辛酯和N-丁基苯磺酰胺等。

所述抗静电剂可以为本领域现有的任意类型，包括但不限于烷基硫酸盐型阴离子型抗氧化剂、季铵盐型阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂(如聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯)和基于甜菜碱的两性抗静电剂等。

本实用新型提供的耐高温聚酰胺树脂的连续化生产装置具有如下优点：

(1)本实用新型提供的耐高温聚酰胺树脂的连续化生产装置利用双螺杆挤出机的熔融挤出和真空脱挥技术相结合，使闪蒸器出口的预聚合物在双螺杆挤出机中再次反应，进一步提高聚合物分子量的同时可以有效脱除部分小分子功能性助剂单体、溶剂和聚合过程中产生的低分子杂质；并通过设置在线检测装置控制聚合反应进度的聚合物相对粘度，其比现有技术中通过反应停留时间控制的相对粘度略高，所得聚合物相对粘度更稳定，熔点更贴近小试配方和工艺，树脂切片黄色指数更低，化学反应效率更高。

(2)本实用新型提供的耐高温聚酰胺树脂的连续化生产方法的反应进程能够更好地得到控制，反应效率更高，同样生产条件下，聚合物分子量更高，杂质更少，最终得到的所述耐高温聚酰胺树脂的机械性能均较优于通过反应停留时间控制得到的聚酰胺树脂产品。

附图说明

图1为实施例1耐高温聚酰胺聚酯的连续化生产装置示意图。

图2为本实用新型实施例1的工艺流程图。

附图标记说明：

原料储罐1

盐液配置釜2

助剂添加槽3

成盐反应釜4

盐液储罐5

浓缩釜6

U型管式反应器7

闪蒸器8

冷凝器9

冷凝液收集罐10

真空机组11

双螺杆挤出机12

第一进料口13

第二进料口14

水下切粒机15

流化床干燥器16

分级筛选机17

包装机18

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种耐高温聚酰胺树脂的连续化生产装置，其包括依次连接的成盐反应釜4、浓缩釜6、预聚合装置和双螺杆挤出机12，预聚合装置的物料出口和双螺杆挤出机12的进料口连接；

成盐反应釜4用于将聚酰胺单体进行成盐反应或将固态聚酰胺盐形成聚酰胺盐溶液；

浓缩釜6用于将成盐反应的反应物进行浓缩除水，得到浓缩后的聚酰胺盐溶液；

预聚合装置包括依次连接的U型管式反应器7和闪蒸器8；浓缩釜6的出口和U型管式反应器7的进口连接，闪蒸器8的出口和双螺杆挤出机12连接，用于将浓缩后的聚酰胺盐溶液进行预聚合反应并进行闪蒸减压；U型管式反应器7的气体出口依次和冷凝器9、冷凝液收集罐10连接；冷凝液收集罐10还和真空机组11连接；

双螺杆挤出机12用于将聚合反应的反应物料进行后缩聚反应和/或聚酰胺改性；

冷凝器9用于冷凝聚合反应产生的气体；

真空机组11用于对冷凝液收集罐10进行抽气而获得真空的环境；

其中，U型管式反应器7均匀设置有多个粘度检测装置，粘度检测装置用于实时监测U型管式反应器7中聚合物熔体的相对粘度。

其中，粘度检测装置的数量为3个，分别置于距离U型管式反应器7的入口的1/4处、1/2处、3/4处，以更好的监测反应体系在反应器中的反应过程。该距离是以U型管式反应器7的总管体长度(即直管的长度和U型管的总体长度之和)为基准，例如，所述1/4处即指粘度检测装置距离U型管式反应器7的入口的距离，和U型管式反应器7的总管体长度的比值为1/4。

聚酰胺树脂连续化生产装置还包括盐液储罐5，成盐反应釜4、盐液储罐5和浓缩釜6依次连接。

聚酰胺树脂连续化生产装置还包括与成盐反应釜4连接的原料系统，原料系统包括原料储罐1，原料储罐1的出口和成盐反应釜4的进口连接。原料系统还包括盐液配置釜2；原料储罐1的出口和盐液配置釜2的进口连接，盐液配置釜2的出口和成盐反应釜4的进口连接。

双螺杆挤出机12为脱挥反应型双螺杆挤出机。双螺杆挤出机12上设置有第一进料口13和第二进料口14，第一进料口13设置在双螺杆挤出机12的前段，第二进料口14设置在双螺杆挤出机12的中段，预聚合装置的出口通过熔体泵连接双螺杆挤出机12的第一进料口13，双螺杆挤出机12的第二进料口14连接助剂添加装置。其中，双螺杆挤出机12的螺杆直径为71.7mm，长径比为36，螺杆真空排气口为3个，真空度-(0.06-0.08)MPa。

聚酰胺树脂连续化生产装置还包括依次连接的水下切粒机15、流化床干燥器16、分级筛选机17和包装机18，水下切粒机15的进口和螺杆挤出装置的出口连接；包装机18和分级筛选机17连接。

实施例1：

实施例1的聚酰胺树脂连续化生产装置如图1。图2为实施例1的工艺流程图。实施例1的耐高温聚酰胺PA5T/56的制备方法如下：

(1)将3584.4kg(35.08kmol)戊二胺、2880kg(17.34kmol)对苯二甲酸、2196kg(15.03kmol)己二酸、2600g次亚磷酸钠和物料总质量90％的水通过盐液配置釜2加入到成盐反应釜4中，抽真空3min，通氮气至常压，如此循环10次，置换完毕后，将成盐反应釜4升温至80℃，搅拌速度为70r/min并保持3.5h，形成聚酰胺PA5T/56的盐溶液；

(2)将步骤(1)所形成的聚酰胺PA5T/56盐溶液通过盐液储罐5加入到浓缩釜6，维持浓缩釜6温度为120℃并保持4.5h进行浓缩除水，形成聚酰胺PA5T/56盐溶液的浓度为68wt％；

(3)将步骤(2)所形成的聚酰胺PA5T/56盐溶液通过管道进入U型管式反应器7U型管式U型管式反应器7，通过五段加热的方式将U型管式反应器7U型管式U型管式反应器7从210℃逐步加热至285℃，第一段夹套加热温度210℃，第二段夹套加热温度235℃，第三段夹套加热温度255℃，第四段夹套加热温度270℃，第五段夹套加热温度285℃；控制反应器内压力2.0MPa，在U型管式反应器7安装3个在线粘度检测装置，分别安装于反应器地前段、中段和后段；检测装置可以实时监测反应器内聚合物特定波段的光谱信息，当检测到聚合物相对粘度达到1.32时通过联锁控制打开反应器出口阀门，反应物料通过闪蒸器8供给泵进入闪蒸器8；随后经过闪蒸器8供给泵将反应物料通入闪蒸器8；

(4)将步骤(3)所形成的反应物料经过熔体泵通入双螺杆挤出机12的第一进料口13，双螺杆挤出机12的螺杆直径71.7mm，长径比为36，螺杆转速560rpm，挤出机温度310℃，反应物停留时间1.5min，真空排气口3个，挤出量为650kg/h；自双螺杆挤出机12出口物料经过水下切粒机15进行水下切粒得到聚合物颗粒，随后聚合物颗粒通过管道进入流化床干燥器16入口，流化床干燥器16的出口连接分级筛选机17，分级筛选机17出口物料进入包装机18，最终得到相对粘度为2.46的聚酰胺PA5T/56共聚物。

实施例2：

实施例2的聚酰胺树脂连续化生产装置如图1。实施例2为耐高温聚酰胺PA5T/56的制备。

实施例2与实施例1相同，区别仅在于步骤(4)中向双螺杆挤出机12第二进料口14加入阻燃剂，阻燃剂为阻燃协效剂为氧化锌，阻燃剂加入量为聚酰胺PA5T/56树脂熔体进料量的5％。

实施例3：

实施例3的聚酰胺树脂连续化生产装置如图1，其中，双螺杆挤出机12的螺杆直径为78.7mm，长径比为56，螺杆转速520rpm，挤出机温度315℃，反应物停留时间1.25min，挤出量为620kg/h，螺杆真空排气口为4个，真空度-(0.06-0.08)MPa。

实施例3为耐高温聚酰胺PA5T/6T的制备，制备方法如下：

(1)将2987.0kg(29.23kmol)戊二胺、3211.9kg(27.64kmol)己二胺、9178.7kg(55.25kmol)对苯二甲酸、1538g次亚磷酸钠、4614g抗氧剂1098/168混合物和物料总质量95％的水通过盐液配置釜2加入到成盐反应釜4中，抽真空5min，通惰性气体至常压，如此循环10次，置换完毕后，将成盐反应釜4升温至85℃，搅拌速度为78r/min并保持4.0h，形成聚酰胺PA5T/6T的盐溶液；

(2)将步骤(1)所形成的聚酰胺PA5T/6T盐溶液通过盐液储罐5加入到浓缩釜6，维持浓缩釜6温度为131℃并保持4.8h进行浓缩除水，形成聚酰胺PA5T/6T盐溶液的浓度为65wt％；

(3)将步骤(2)所形成的聚酰胺PA5T/6T盐溶液通过管道进入U型管式反应器7，通过四段加热的方式将U型管式反应器7从205℃逐步加热至295℃，其中，第一段夹套加热温度205℃，第二段夹套加热温度255℃，第三段夹套加热温度280℃，第四段夹套加热温度295℃。控制反应器内压力2.5MPa，在U型管式反应器7安装3个在线粘度检测装置，分别安装于反应器地前段、中段和后段；通过检测装置实时监测反应器内聚合物特定波段的光谱信息，当检测到聚合物相对粘度达到1.25时通过联锁控制打开反应器出口阀门，反应物料通过闪蒸器8供给泵进入闪蒸器8；随后经过闪蒸器8供给泵将反应物料通入闪蒸器8；

(4)将步骤(3)所形成的反应物料经过熔体泵通入双螺杆挤出机12的第一进料口13；自双螺杆挤出机12出口物料经过水下切粒机15进行水下切粒得到聚合物颗粒，随后聚合物颗粒通过管道进入流化床干燥器16入口，流化床干燥器16的出口连接分级筛选机17，分级筛选机17出口物料进入包装机18，最终得到相对粘度为2.38的聚酰胺PA5T/6T共聚物。

实施例4：

实施例4的聚酰胺树脂连续化生产装置如图1，其中，双螺杆挤出机12的螺杆直径为92.4mm，长径比为56，螺杆转速550rpm，挤出机温度312℃，反应物停留时间2.35min，挤出量为710kg/h，螺杆真空排气口为4个，真空度-(0.06-0.08)MPa。

实施例4为耐高温聚酰胺PA6T/66的制备，制备方法如下：

(1)将5237.13kg(45.07kmol)己二胺、2506.30kg(17.15kmol)己二酸、3475.44kg(20.92kmol)对苯二甲酸、3365g次亚磷酸钠、5047g抗氧剂H10和物料总质量90％的水通过盐液配置釜2加入到成盐反应釜4中，抽真空6min，通惰性气体至常压，如此循环10次，置换完毕后，将成盐反应釜4升温至80℃，搅拌速度为67r/min并保持5.1h，形成聚酰胺PA6T/66的盐溶液；

(2)将步骤(1)所形成的聚酰胺PA6T/66盐溶液通过盐液储罐5加入到浓缩釜6，维持浓缩釜6温度为135℃并保持4.4h进行浓缩除水，形成聚酰胺PA6T/66盐溶液的浓度为70wt％；

(3)将步骤(2)所形成的聚酰胺PA6T/66盐溶液通过管道进入U型管式反应器7，通过五段加热的方式将U型管式反应器7从210℃逐步加热至305℃，其中，第一段夹套加热温度210℃，第二段夹套加热温度240℃，第三段夹套加热温度275℃，第四段夹套加热温度290℃，第五段夹套加热温度305℃。控制反应器内压力2.5MPa，在U型管式反应器7安装3个在线粘度检测装置，分别安装于反应器地前段、中段和后段；通过检测装置实时监测特定波段的光谱信息，当检测到聚合物相对粘度达到1.38时通过联锁控制打开反应器出口阀门，反应物料通过闪蒸器8供给泵进入闪蒸器8；随后经过闪蒸器8供给泵将反应物料通入闪蒸器8；

(4)将步骤(3)所形成的反应物料经过熔体泵通入双螺杆挤出机12的第一进料口13，自双螺杆挤出机12出口物料经过水下切粒机15进行水下切粒得到聚合物颗粒，随后聚合物颗粒通过管道进入流化床干燥器16入口，流化床干燥器16的出口连接分级筛选机17，分级筛选机17出口物料进入包装机18，最终得到相对粘度为2.32的聚酰胺PA6T/66共聚物。

对比例1

本例中步骤(1)-(4)和实施例1相同，区别仅在于步骤(3)中U型管式反应器7未进行在线粘度监测，而通过聚合物反应流体在反应器中的停留时间控制聚合过程，本例中U型管式反应器7中流体的停留时间为2.4h。

对比例2

本例中步骤(1)-(4)和实施例3相同，区别仅在于步骤(3)中U型管式反应器7未进行在线粘度监测，而通过聚合物反应流体在反应器中的停留时间控制聚合过程，本例中U型管式反应器7中流体的停留时间为3.3h。

对比例3

本例中步骤(1)-(4)和实施例4相同，区别仅在于步骤(3)中U型管式反应器7未进行在线粘度监测，而通过聚合物反应流体在反应器中的停留时间控制聚合过程，本例中U型管式反应器7中流体的停留时间为3.1h。

效果实施例1

(1)相对粘度ηr的检测方法

测试仪器：乌氏粘度计AVS600，购自上海鲁玟科学仪器有限公司。

测试方法：乌氏粘度计浓硫酸法，准确称量干燥后的聚酰胺树脂材料样品0.5±0.0002g，加入50mL浓硫酸(96％)溶解，在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸流经时间t0和聚酰胺树脂材料溶液流经时间t。相对粘数计算公式：相对粘度ηr＝t/t0；其中：t：溶液流经时间；t0：溶剂流经时间。

(2)熔点测试

测试仪器：差式扫描量热仪DSC Q20，购自美国TA Instruments公司。

测试方法：称取5-8mg样品置于铝制坩埚中，以空坩埚做对比，在氮气保护下(气流速率为50mL/min)，以20℃/min升温至300℃，停留3min以消除热历史，然后以20℃/min降温至30℃，之后再以20℃/min升温至300℃，记录温度扫描过程中热晗变化。

(3)黄度指数测试

测试仪器：黄度指数仪

测试方法：测试方法参照HG/T3862-2006。

对实施例1-4与对比例1-3制得的树脂材料进行测试，测试结果如表1所示。

表1.效果实施例1的性能测试数据

样品	相对粘度ηr	熔点Tm(℃)	黄色指数YI
				实施例1	2.46	301.2	2.21
实施例2	2.42	300.7	3.87
				实施例3	2.38	307.1	3.21
实施例4	2.32	302.2	3.62
				对比例1	2.30	298.1	4.31
对比例2	2.29	304.6	5.03
				对比例3	2.25	299.4	4.68

由表1数据可得，本实用新型中耐高温聚酰胺树脂生产装置较常规生产装置流程简单，通过在U型管式反应器7设置粘度在线监测装置，可以更好的控制反应进程。同样生产条件下，通过在线检测装置控制聚合反应进度的聚合物相对粘度比反应停留时间控制的相对粘度略高，所得聚合物相对粘度稳定，熔点更贴近小试配方和工艺，树脂切片黄色指数更低，化学反应效率更高。

效果实施例2

树脂力学性能测试

测试仪器：电子万能试验机UTM4304，冲击强度测试仪PTM1000，均购自深圳三思纵横科技股份有限公司

测试方法：将聚酰胺树脂切片烘干至水分含量1000ppm以下，使用注塑机(注塑机为本领域常规设备即可)进行注塑，其中，树脂拉伸强度(MPa)、弹性模量(MPa)的测定方法参考GB/T14344-2008的方法检测(拉伸测试样条规格：170*20*4mm，呈哑铃形)；树脂弯曲强度(MPa)的测定方法参考ISO527-2方法检测(弯曲测试样条规格：80*10*4mm)；树脂悬臂梁缺口冲击强度(J/cm2)的测定方法参考ISO 197/leA方法检测(冲击测试样条规格：80*10*4mm，一侧面有缺口)。

对实施例1-4与对比例1-3制得的树脂材料进行测试，测试结果如表2所示。

表2.效果实施例2的性能测试数据

由表2可知，本实用新型中通过加入U型管式反应器7在线粘度检测装置来控制预聚合反应进度而最终得到的耐高温聚酰胺树脂的机械性能均较优于通过反应停留时间控制得到的聚酰胺树脂产品。

Claims (10)

1.一种耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，其包括依次连接的成盐反应釜、浓缩装置、预聚合装置和螺杆挤出装置，所述预聚合装置的物料出口和所述螺杆挤出装置的进料口连接，所述预聚合装置的气体出口依次和冷凝器、冷凝液收集罐连接；所述冷凝液收集罐还和真空机组连接；

所述成盐反应釜用于将聚酰胺单体进行成盐反应或将固态聚酰胺盐形成聚酰胺盐溶液；

所述浓缩装置用于将所述成盐反应的反应物进行浓缩除水，得到浓缩后的聚酰胺盐溶液；

所述预聚合装置包括依次连接的聚合反应器和闪蒸器；所述浓缩装置的出口和所述聚合反应器的进口连接，所述闪蒸器的出口和所述螺杆挤出装置连接，用于将所述浓缩后的聚酰胺盐溶液进行预聚合反应并进行闪蒸减压；

所述螺杆挤出装置用于将所述聚合反应的反应物料进行后缩聚反应和/或聚酰胺改性；

所述冷凝器用于冷凝所述聚合反应产生的气体；

所述真空机组用于对所述冷凝液收集罐进行抽气而获得真空的环境；

其中，所述聚合反应器为U型管式反应器，所述U型管式反应器的内部设置有一个或均匀设置有多个粘度检测装置，所述粘度检测装置用于实时监测所述聚合反应器中聚合物熔体的相对粘度。

2.如权利要求1所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述粘度检测装置设置在距离所述U型管式反应器的入口的1/4处、1/2处和3/4处中的一处或多处，所述距离以所述U型管式反应器的总管体长度为基准。

3.如权利要求1所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置满足以下条件中的一种或多种：

①所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括盐液储罐，所述成盐反应釜、所述盐液储罐和所述浓缩装置依次连接；

②所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括与所述成盐反应釜连接的原料系统，所述原料系统包括原料储罐，所述原料储罐的出口和所述成盐反应釜的进口连接。

4.如权利要求3所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述原料系统还包括盐液配置釜；所述原料储罐的出口和所述盐液配置釜的进口连接，所述盐液配置釜的出口和所述成盐反应釜的进口连接。

5.如权利要求1所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置满足以下条件中的一种或多种：

①所述浓缩装置包括浓缩釜；

②所述成盐反应釜包括桨式搅拌反应釜。

6.如权利要求1所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述螺杆挤出装置包括螺杆挤出机。

7.如权利要求6所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述螺杆挤出机满足以下条件中的一种或多种：

①所述螺杆挤出机的螺杆直径为62～135mm；

②所述螺杆挤出机的螺杆长径比为28～70；

③所述螺杆挤出机的螺杆转速为150-700rpm；

④所述螺杆挤出机的螺杆真空排气口为2～6个。

8.如权利要求6所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述螺杆挤出机上设置有第一进料口和第二进料口，所述第一进料口设置在所述螺杆挤出机的前段，所述第二进料口设置在所述螺杆挤出机的中段，所述预聚合装置的出口通过熔体泵连接所述螺杆挤出机的第一进料口，所述螺杆挤出机的第二进料口连接助剂添加装置。

9.如权利要求1所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括依次连接的切粒装置、干燥装置和分级筛选装置，所述切粒装置的进口和所述螺杆挤出装置的出口连接。

10.如权利要求9所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置，其特征在于，所述的耐高温聚酰胺树脂连续化生产装置满足以下条件中的一种或多种：

①所述切粒装置包括水下切粒机；

②所述干燥装置包括干燥器，

③所述分级筛选装置包括分级筛选机；

④所述聚酰胺树脂连续化生产装置还包括包装装置，所述包装装置和所述分级筛选装置连接。