JP2010530459A - ポリアミドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記目的は、ジカルボン酸及びジアミンに基づくポリアミドを製造する方法において、以下の工程、1)ジカルボン酸のジアミンに対するモル割合が、工程3)の出口部分で、ジカルボン酸又はジアミンのモル不足分が他の成分に対して1〜10モル%になるように調整される、ジカルボン酸及びジアミンの水性モノマー混合物を提供する工程、
2)工程1)で得られた水性混合物を連続的に作動する蒸発反応器に移し、ジアミンとジカルボン酸を100〜370℃の温度範囲、及び1〜50バールの圧力範囲で反応させる工程、3)工程2)で得られた混合物を分離器に移し、該分離器をガス状成分を除去しつつ100〜370℃の温度範囲で運転する工程、4)工程3)で得られた混合物を、前記モル不足分を埋め合わせる所定量のジアミン又はジカルボン酸と一緒に押出機に移し、且つ該押出機を、温度が150℃〜400℃の範囲、滞留時間が10秒〜30分の範囲で、ガス状成分を排気用開口部から除去しつつ運転する工程、が使用されることを特徴とする方法によって達成される。
【選択図】なし
Description
・混合物の調整
・計量添加及び加熱
・初期縮合
・後縮合
・HMD精留
・排気及び顆粒化
からなる、ジアミン(ヘキサメチレンジアミン、HMD)及びジカルボン酸から得られる高温耐性ポリアミド。
反応溶液を、撹拌タンク中で、ジアミン、ジカルボン酸、調整剤、及び水からなる混合調整物中で調整し、貯蔵容器へと移送する。貯蔵容器から、供給ポンプを用いて反応溶液を加熱器を経由して垂直蒸発反応器の頂上部へと量り入れる。ランダム充填されたオイル加熱装置中で、そのモノマーは、圧力下で、水を除去する温度で(重縮合)反応し、低分子量の前駆体を提供する。前駆体の流出液混合物、溶液の水蒸気、反応の水蒸気、及びいくらかの未変換HMDが下流の分離器へ流入する。そこでは、ポリマーメルトを蒸気の画分から分離する。除去される蒸気の流れを精留段塔へ伝達し、冷却水で洗浄する。結果として、蒸発したモノマーと連行されたポリマー粒子は蒸気から分離する。水性溶液の形態でその底部で得られるHMDをポンプ循環させ、凝固したばかりのポリマー粒子の除去後に、蒸発反応器の上流の反応溶液にフィルターを通してポンプ移送により戻す。あとに続くギヤポンプの上流で、分離器から得られるポリマーメルトは、アミンが豊富である。ギヤポンプはそのメルトを押出機に量り入れるために使用し、残っている水からは気体を除去する。ひも状で放出されるポリマーを水で冷却し顆粒化する。
その混合物の全ての成分(約360kg)を95℃で撹拌タンク中で溶解する。60分の溶解の後で、pHを決定するためにサンプリングする。混合物の化学量論を設定するために、pHをHMD又はテレフタル酸/イソフタル酸の混合物を添加することにより6.95−7.05の値に調整する。その後、必要量の調整剤を添加する。
・初期縮合
混合物溶液を、95℃に温度制御した供給ポンプを用いて、蒸発反応器へポンプ輸送する。また、同時に、蒸発反応器にオリゴマーを含む水を再利用ポンプにより充填する。
下流に接続された分離器は、注入管を介してその装置へ流れ込むプレポリマーと蒸気の混合物の相分離に貢献する。その分離器は長さ1200mm及び内径102mmの設計であり、終わりの5cmは円錐状に先細りしている。注入管は側面に中心からずらして配置する。この底部で開放される8mmの管によって、相混合物を分離器の中間で壁面に近接して導入する。
蒸気を、加熱されていない精留段塔へと導入する。それらをそこで水と向流して洗浄する。精留段塔における、蒸気の水による交流洗浄により、洗浄水で水溶性オリゴマーを段塔の外へと洗い流す。段塔中の圧力は蒸気加熱調節弁により段塔の頂上部で調節する。精留段塔は内径81mm、長さ1200mmの管と頂上部と底部とからなる。その管の低い部分には、1.87lの10mmのポールリングが存在する。この土台側の端部で、循環する底部の給送として管は180゜(杖のように)曲がる。管の残りは4.85lの中心の構成部の無い10mmのラシヒリングで充填する。ランダム充填はフランジの間の2つの網目により固定する。段塔は頂上部の覆いを通して洗浄する。段塔の下方には圧力の違いを用いた液面系を配置する。段塔の中では、有機画分を洗浄により蒸気中から洗い出す。段塔の底部の循環機構(約150l/h)から、沈殿した画分を蒸発反応器の上流の生成物の流れへと再利用する。再利用の割合は約1l/hである。段塔の頂上部の流れは除去する。この頂上部の流れ(約15kg/h)はほとんどが水であり、ごく少量の割合のHMD(0.3−0.5%)を含む。そのHMDは、反応から除去するため、損失として考慮しなければならない。
放出ポンプ(ギヤポンプ)は押出機への一定の生成物の流れを調節する。押出機はZDSK30である。スクリュは、0.2kgの顆粒の添加として量り入れられた低温の給送によって逆方向で密封する。押出機では、ポリマーメルト中に存在する水分は、前方の揮発成分除去及び後方の揮発成分除去により除去する。ポリマーメルトを3mmの押出型プレートでひも状に放出し、水浴中で冷却し、それから吸込み顆粒化により顆粒化する。得られる顆粒は未乾燥のまま収集する。
90℃の出発容器中で、170.8kgの水を、91.5kgのヘキサメチレンジアミン溶液(水に対して69.47%、BASF)、X4kgのジシアン(BASF)又はメタキシレンジアミン(MXD)、X5kgのテレフタル酸、及びX6kgのイソフタル酸(Lonza)と混合した。
X18:加熱処理前のVN
X19:加熱処理前のPEG
X20:20時間の加熱処理後のVN
X21:20時間の加熱処理後のAEG
結果は以下の表にまとめる。
Claims (8)
- ジカルボン酸及びジアミンに基づくポリアミドを製造する方法において、以下の工程、
1)ジカルボン酸のジアミンに対するモル割合が、工程3)の出口部分で、ジカルボン酸又はジアミンのモル不足分が他の成分に対して1〜10モル%になるように調整される、ジカルボン酸及びジアミンの水性モノマー混合物を提供する工程、
2)工程1)で得られた水性混合物を連続的に作動する蒸発反応器に移し、ジアミンとジカルボン酸を100〜370℃の温度範囲、及び1〜50バールの圧力範囲で反応させる工程、
3)工程2)で得られた混合物を分離器に移し、該分離器をガス状成分を除去しつつ100〜370℃の温度範囲で運転する工程、
4)工程3)で得られた混合物を、前記モル不足分を埋め合わせる所定量のジアミン又はジカルボン酸と一緒に押出機に移し、且つ該押出機を、温度が150℃〜400℃の範囲、滞留時間が10秒〜30分の範囲で、ガス状成分を排気用開口部から除去しつつ運転する工程、
が使用されることを特徴とする方法。 - 押出し工程の後に、固相後縮合及び顆粒化工程が続くことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 蒸気、及び揮発性ジカルボン酸又はジアミンが工程3)で除去され、その後に該蒸気、及び揮発性ジカルボン酸又はジアミンが蒸留により分離され、そして、ジカルボン酸又はジアミンが豊富な水性凝縮物が工程1)及び工程2)の一方又は両方へ再利用されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 蒸発反応器が、垂直に設けられ、上側から下側に流れる構成を有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の方法。
- 工程1)のモノマー混合物が、
60〜88質量%のテレフタル酸、12〜40質量%のイソフタル酸より構成され、且つ
前記ジカルボン酸の20質量%以下が、他のジカルボン酸によって置き換えられても良く、及びヘキサメチレンジアミンの20質量%以下が、他のC2-30−ジアミンによって置き換えられて良いことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の方法。 - 前記モノマー混合物中にジカルボン酸とジアミンが等しいモル量で存在し、工程1)で使用されるヘキサメチレンジアミンの0.5〜15質量%が工程3)において分離器中でガス状の形態で除去され、そして、押出機の終わりの部分で結果として生じるポリアミド中のアミノ末端基濃度が70〜220mmol/kgとなる、十分な量のヘキサメチレンジアミンが工程4)で添加されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- アミノ末端基濃度を少なくとも20mmol/kg増すのに十分な量のジアミンが、工程4)で量り入れられることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 繊維、充填剤、染料、助剤、又は混合物自体が、直接押出機に供給されて混合されることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の方法。
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