JP7163309B2 - ポリアミド化プロセスのための前駆体の調製におけるモノマーバランス制御 - Google Patents
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Description
いくつかのアプローチが、調製の初期工程のおおまかな制御に好適である。第1の混合工程への送り量のみに基づく制御は、体積測定、重量測定、又は他の従来のプロセス計装で達成することができる。オンラインpH計器も利用可能である。pHベースのシステムによって最良の結果を得るには、副流の希釈度及び温度の広範な制御をpH計器によって分析することが必要になる。
a)
i)異なる既知のモル比の二酸:ジアミンを有する一連のポリアミド前駆体溶液についてのラマンスペクトルを取得し、
ii)当該既知のモル比と取得された当該ラマンスペクトルとの間の関係をモデリングする
ことによって、二酸-ジアミンバランスについてのラマンスペクトルの予測モデルを作成することと、
b)(a)(ii)のモデルを、二酸:ジアミンバランスが未知であるポリアミド前駆体溶液について観察されたラマンスペクトルに適用することと、
c)溶液(b)の二酸:ジアミンバランスを求めることと、を含む、方法が開示される。
a)
i)異なる既知のモル比の二酸:ジアミンを有する一連のポリアミド前駆体溶液についてのラマンスペクトルを取得し、
ii)当該既知のモル比と取得された当該ラマンスペクトルとの間の関係をモデリングする
ことによって、特徴の値についてのラマンスペクトルの予測モデルを作成することと、
b)(a)(ii)のモデルを、二酸:ジアミンバランスが未知であるポリアミド前駆体溶液について観察されたラマンスペクトルに適用することと、
c)溶液(b)の二酸:ジアミンバランスを求めることと、を含む、方法が開示される。
直径1/2”のプローブをおよそ撹拌器の高さ又は約300mLの充填ラインに固定するのに好適なサイドポートを備える1リットルのジャケット付き反応器を製作した。直径1/2”のMarqMetrix Performance Ballプローブ(MarqMetrix Inc.(Seattle,Washington)から入手可能)を適切なプロセス取付部品で定位置に固定した。このプローブを、5メートルの光ファイバー線を介してHyperFlux PRO Plusラマン分光機器(Tornado Spectral Systems(Toronto,Ontario)から入手可能)に接続した。このHyperFlux PRO Plusは、495mWの出力による785nmのレーザを利用していた。収集された各スペクトルファイルは、750ミリ秒の曝露から収集された25スペクトルの同時追加であった。
実施例1の方法によるモデルアプローチを、操作中に収集されるプロセスサンプルの予測に適用して、実験室規模のpH/滴定分析を用いてオフラインで分析した。
表1の組成物についての実施例1のスペクトルデータを使用して、以下の6つの特定の範囲を、PLSモデリング内で重要であると特定し、有意義な分析のために選択した。
範囲1[R1]:1639-1762cm-1
範囲2[R2]:2825-2901cm-1
範囲3[R3]:1088-1125cm-1
範囲4[R4]:895-914cm-1
範囲5[R5]:961-985cm-1
範囲6[R6]:825-836cm-1
DE=-32845+1765[R1]-4.51[R2]-125.9[R3]+1095[R4]-94[R5]-379[R6]-30.2[R1]2-16.8[R4]2
この実施例では、フィードフォワードプロセス制御スキームにおいてモノマーバランス、すなわちDE値を求めるために、実施例1のDEアプローチを予測するための、PLS-モデルを適用する。図6は、このようなフィードフォワード制御構成の概略図である。
この実施例では、フィードバックプロセス制御スキームにおいてモノマーバランス、すなわちDE値を求めるために、実施例1のDEアプローチを予測するための、PLS-モデルを適用する。図7は、このようなフィードバック制御構成の概略図である。
この実施例では、フィードバックプロセス制御スキームにおいてモノマーバランス、すなわちDE値を求めるために、実施例1のDEアプローチを予測するための、PLS-モデルを適用する。図8は、このようなフィードバック制御構成の概略図である。
この実施例では、重合装置に送り原料を供給する塩溶液供給容器に対して行ってよいジアミン調節を求めるために、実施例1のDEアプローチを予測するための、PLS-モデルを適用する。図9は、このようなプロセス制御構成の概略図である。
実施例4~7に記載されているようなラマンスペクトル分析を用いる開示されたオンライン制御スキームが存在しない場合、サンプリング点から送り原料サンプルを引き出すが、その位置は、図6、図7、図8、又は図9のいずれかに概略的に示されている。いずれの場合も、収集された送り原料サンプルを適切にコンディショニングし、取り扱い、実験室に輸送し、オフラインで分析する必要がある。pH/滴定法などの実験室分析から、モノマーバランスを求める。次いで、目標モノマーバランスからの偏差により、送り原料流及び他の送り装置に対する任意の必須の調節を考慮する。プロセスサンプルが採取された時点から、制御のために実験室分析が利用可能となる時点まで数時間の時間遅延がある。サンプリングとモノマーバランス決定との間のこのタイムラグは、定常状態の下流プロセス条件を維持する観点からは望ましくない。このアプローチでは、オフライン分析は、リアルタイムのプロセス条件に追いつくために絶えず務める。これは、特に、プロセスが任意の段階的変化過渡状態又は非定常状態を経るときに困難になる。ポリアミド化プロセス全体が、材料損失の増加と共に、プロセス調節の遅延及び的外れの発生に悩まされる。
Claims (10)
- ポリアミド前駆体溶液の二酸-ジアミンバランスを測定及び制御するための、プロセス制御方法であって、
a)
i)異なる既知のモル比の二酸:ジアミンを有する一連のポリアミド前駆体溶液についてのラマンスペクトルを取得し、
ii)前記既知のモル比と取得された前記ラマンスペクトルとの間の関係をモデリングする
ことによって二酸-ジアミンバランスについてのラマンスペクトルの予測モデルを作成することと、
b)前記(a)(ii)のモデルを、前記二酸:ジアミンバランスが未知であるポリアミド前駆体溶液について観察されたラマンスペクトルに適用することと、
c)前記溶液(b)の前記二酸:ジアミンバランスを求めることと、を含む、方法。 - 工程(c)で求められた前記二酸:ジアミンバランスを設定点と比較すること、を更に含む、請求項1に記載のプロセス制御方法。
- 前記求められた二酸:ジアミンバランスの前記設定点との前記比較に応じて、少なくとも1つのプロセス変数を調節すること、を更に含む、請求項2に記載のプロセス制御方法。
- 前記調節されるプロセス変数が、ジカルボン酸又はジカルボン酸リッチな送り流の流量、ジアミン又はジアミンリッチな送り流の流量、滞留時間、及び添加剤の流量からなる群から選択される、請求項3に記載の方法。
- 前記モデリングa(ii)が、部分最小二乗統計分析を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリアミド前駆体溶液が、ジカルボン酸、ジアミン、及び水を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ジカルボン酸が、アジピン酸を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ジアミンが、ヘキサメチレンジアミンを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のプロセス制御方法を含む、ポリアミドを調製するプロセス。
- 前記ポリアミドが、ナイロン6,6である、請求項9に記載のプロセス。
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