RU2814244C1 - Способ получения полиамида-6 - Google Patents
Способ получения полиамида-6 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814244C1 RU2814244C1 RU2023103871A RU2023103871A RU2814244C1 RU 2814244 C1 RU2814244 C1 RU 2814244C1 RU 2023103871 A RU2023103871 A RU 2023103871A RU 2023103871 A RU2023103871 A RU 2023103871A RU 2814244 C1 RU2814244 C1 RU 2814244C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- polyamide
- granulate
- temperature
- caprolactam
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 13
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- AWSFEOSAIZJXLG-UHFFFAOYSA-N azepan-2-one;hydrate Chemical compound O.O=C1CCCCCN1 AWSFEOSAIZJXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006902 nitrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к способу получения линейного полиамида-6, который используется для переработки в нити и волокна технического, текстильного назначения, пластические массы, композиционные материалы, детали машин, изделия бытового назначения. Способ получения полиамида-6 заключается в последовательно осуществляемых процессах двухступенчатой полимеризации капролактама при температуре 210-215°С в присутствии инициатора - воды в количестве 1,0-1,3 мас. %, получения из расплава гранулята ПА-6 методом подводного гранулирования, последующей непрерывной совмещенной сушке-демономеризации в твёрдой фазе полученного равновесного гранулята полиамида-6 при температуре 150-160°С и длительности процесса 46-48 часов. Техническим результатом изобретения является получение равновесного низковязкого гранулята полиамида-6 в течение 46-48 часов в присутствии инициатора - воды в количестве 1,0-1,3%. 1 табл., 12 пр.
Description
Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к способу получения полиамида-6.
Известен способ получения волокнообразующего поликапроамида гидролитической полимеризацией капролактама в присутствии 0,1÷4,0 мас. % борной кислоты при температуре 180-165°С с последующей сушкой и удалением низкомолекулярных соединений из гранулята полимера (Патент РФ 2119928. Опубл. 20.01.2003. Заявка: 2001115083/04, 2001.06.06). В результате этого способа получают поликапроамид, имеющий 1,4±0,4 мас. % низкомолекулярных соединений и относительную вязкость 2,10-3,00. Выход полимера составляет 92,5÷96,9 мас. %. Однако этот способ имеет существенные недостатки:
- синтез поликапроамида проводят в закрытой системе по периодической схеме;
- поликапроамид после синтеза получают в виде блока, что затрудняет получение гранул полимера одного размера;
- невозможность получения поликапроамида на первой стадии синтеза с необходимой высокой молекулярной массой.
Известен также способ получения волокнообразующего поликапроамида (Патент РФ 2145329. Опубл. 10.02.2000. Заявка: 98101760/04, 30.01.1998). При этом способе реакционную смесь, состоящую из капролактама и воды, в стеклянных ампулах нагревают до температуры 210-225°С и выдерживают определенное время до состояния полимера, близкого к состоянию равновесия. Затем ампулы охлаждают до перехода содержимого ампул в твердое состояние, после чего ампулы с твердым полимером нагревают до температуры 170-190°С и выдерживают до окончания полимеризации. Общая длительность процесса полимеризации в расплаве и твердой фазе составляет 28-32 часа. Затем ампулы с полимером охлаждают, полимер извлекают, измельчают на гранулы и подвергают подготовке к формованию. Эту подготовку осуществляют нагреванием гранулята поликапроамида до температуры 135-140°С. При этом одновременно удаляется вода и удаляются низкомолекулярные соединения. Из зоны сушки вода и низкомолекулярные соединения удаляются потоком инертного газа, который из сушилки проходит через ловушку мономера, гидрозатвор и выбрасывается в атмосферу. Сушка осуществляется в течение 10 часов. По окончании сушки полимер с содержанием низкомолекулярных соединений от 0,9 до 1,8 мас. % и относительной вязкостью 2,37-2,73 направляют на формование.
Однако указанный способ имеет следующие недостатки:
- невозможность регулирования молекулярной массы поликапроамида в ходе технологического процесса, что позволяет формовать нити только текстильного ассортимента. Для получения целевого продукта с более высокой молекулярной массой полимера, пригодного для формования нитей технического ассортимента. Полученный таким способом поликапроамид необходимо подвергнуть дополнительной обработке, а именно дополнительной поликонденсации в твердой фазе при температуре 180°С в течение 12-18 часов, что приводит к дополнительным энергозатратам. Использование при этом известного приема, в виде уменьшения начального количества воды, приводит к значительному увеличению длительности технологического процесса;
- невысокое качество гранулята поликапроамида по гранулометрическому составу, так как его получают лишь путем измельчения блока полимера, поскольку указанным способом можно получить полимер только в блоке.
Наиболее близким, то есть прототипом, является способ получения волокнообразующего поликапроамида (Патент № 2196785. Опубл. 20.01.2003. Заявка: 2001115082/04, 06.06.2001), включающий гидролитическую полимеризацию капролактама путем получения расплава предполимеризата с последующей дегидратацией расплава реакционной массы.
Существенными недостатками данного способа являются большая длительность процесса (52-56 часов) и высокая концентрация инициатора (3,0% масс).
Техническим результатом настоящего изобретения является получение равновесного низковязкого гранулята полиамида-6 в течении 46-48 часов в присутствии инициатора - воды в количестве 1,0-1,3 мас. %.
Указанный результат достигается тем, что способ получения полиамида-6 заключается в последовательно осуществляемых процессах двухступенчатой полимеризации капролактама при температуре 210-220°С, получения из расплава гранулята ПА-6 методом подводного гранулирования, последующей непрерывной совмещенной сушки-демономеризации в твердой фазе полученного равновесного гранулята полиамида-6 при температуре 150-160°С и длительности процесса 46-48 часов.
Данные параметры синтеза определяют термодинамику проведения процесса и, как следствие, на свойства конечного продукта [1].
Используемые вещества:
Капролактам ГОСТ 7850-2013
Вода деминерализованная ГОСТ 52501-2005
Азот-газ особой чистоты ГОСТ 9293-74
Изобретение осуществляют следующим образом:
В аппаратах-полимеризаторах проводится процесс непрерывной гидролитической полимеризации капролактама методом двухступенчатого синтеза форполимера в расплаве при различных температурах и концентрациях инициатора реакции - воды. Далее методом подводного гранулирования происходит получение гранулята полиамида-6 из расплава полимера, а затем осуществляется процесс непрерывной совмещенной сушки-демономеризации полученного равновесного гранулята ПА-в потоке нагретого инертного газа - азота и орошение паров воды и капролактама с последующей конденсацией и направление их смеси в производственный цикл на стадию приготовления исходной реакционной смеси капролактам - вода.
Пример 1
Процесс осуществляют при температуре 210°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 99,0%
Вода - 1,0%
Пример 2
Процесс осуществляют при температуре 210°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,9%
Вода - 1,1%
Пример 3
Процесс осуществляют при температуре 210°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,8%
Вода - 1,2%
Пример 4
Процесс осуществляют при температуре 210°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,7%
Вода - 1,3%
Пример 5
Процесс осуществляют при температуре 215°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 99,0%
Вода - 1,0%
Пример 6
Процесс осуществляют при температуре 215°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,9%
Вода - 1,1%
Пример 7
Процесс осуществляют при температуре 215°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,8%
Вода - 1,2%
Пример 8
Процесс осуществляют при температуре 215°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,7%
Вода - 1,3%
Пример 9
Процесс осуществляют при температуре 220°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 99,0%
Вода - 1,0%
Пример 10
Процесс осуществляют при температуре 220°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,9%
Вода - 1,1%
Пример 11
Процесс осуществляют при температуре 220°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,8%
Вода - 1,2%
Пример 12
Процесс осуществляют при температуре 220°С в следующем соотношении компонентов, в % масс.:
Капролактам - 98,7%
Вода - 1,3%.
В процессе проведения полимеризации капролактама контролируется парциальное давление паров воды над расплавом. Гранулят исследуют по следующим характеристикам: равновесная концентрация воды в конце процесса, концентрация низкомолекулярных соединений в грануляте полиамида-6 после процесса полимеризации, относительная вязкость полиамида-6 после процесса полимеризации.
Результаты проведенных исследований приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Т, °С | [H2O]0, % | [H2O]р, % | Р, мм.ст.ст. | [НМС], % | ηотн | |
| Прототип | 210 | 3,0 | 1,0 | 536 | 6,90 | 2,23 |
| 214 | 3,0 | 1,0 | 614 | 7,00 | 2,19 | |
| Пример 1 | 210 | 1,0 | 0,73 | 461 | 7,13 | 2,44 |
| Пример 2 | 210 | 1,1 | 0,81 | 508 | 7,13 | 2,36 |
| Пример 3 | 210 | 1,2 | 0,90 | 554 | 7,13 | 2,30 |
| Пример 4 | 210 | 1,3 | 0,98 | 600 | 7,13 | 2,24 |
| Пример 5 | 215 | 1,0 | 0,72 | 554 | 7,45 | 2,38 |
| Пример 6 | 215 | 1,1 | 0,81 | 610 | 7,45 | 2,31 |
| Пример 7 | 215 | 1,2 | 0,89 | 666 | 7,45 | 2,25 |
| Пример 8 | 215 | 1,3 | 0,98 | 722 | 7,45 | 2,19 |
| Пример 9 | 220 | 1,0 | 0,72 | 681 | 7,78 | 2,33 |
| Пример 10 | 220 | 1,1 | 0,80 | 751 | 7,78 | 2,26 |
| Пример 11 | 220 | 1,2 | 0,89 | 820 | 7,78 | 2,20 |
| Пример 12 | 220 | 1,3 | 0,97 | 888 | 7,78 | 2,15 |
| Т-температура процесса, °С [H2O]0 - концентрация воды в начале процесса [H2O]р - равновесная концентрация воды в конце процесса Р- парциальное давление паров воды над расплавом [НМС] - концентрация низкомолекулярных соединений в грануляте полиамида-6 после процесса полимеризации ηотн - относительная вязкость полиамида-6 после процесса полимеризации |
||||||
Полиамид-6 применяется для получения изделий текстильного и технического назначения - нитей, волокон, тканей, пластических масс, композиционных материалов.
Согласно предложенному способу получения полиамида-6 технологический процесс проводится в течение 46-48 часов в присутствии инициатора - воды в количестве 1,0-1,3% с получением полиамида-6 с повышенными физико-химическими показателями.
[1] O. Fukumoto. Equilibria between polycapramide and water. Journal of polymer science. 1956. V. XXII. P. 263-270.
Claims (1)
- Способ получения полиамида-6, заключающийся в последовательно осуществляемых процессах двухступенчатой полимеризации капролактама при температуре 210-215°С в присутствии инициатора - воды в количестве 1,0-1,3 мас. %, получения из расплава гранулята ПА-6 методом подводного гранулирования, последующей непрерывной совмещенной сушке-демономеризации в твёрдой фазе полученного равновесного гранулята полиамида-6 при температуре 150-160°С и длительности процесса 46-48 часов.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814244C1 true RU2814244C1 (ru) | 2024-02-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2144048C1 (ru) * | 1993-06-30 | 2000-01-10 | Басф Аг | Способ непрерывного получения полиамидов, способ получения высокомолекулярного поликапролактама и поликапролактам с молекулярным весом 3000-14000 г/моль |
| RU2196785C1 (ru) * | 2001-06-06 | 2003-01-20 | Ивановский государственный химико-технологический университет | Способ получения волокнообразующего поликапроамида |
| WO2010020441A4 (de) * | 2008-08-19 | 2010-04-22 | Lurgi Zimmer Gmbh | Kontinuierliches verfahren zur extraktion von polyamid-6 |
| RU2466155C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2012-11-10 | Аутоматик Плэстикс Машинери Гмбх | Способ и устройство для получения полиамида |
| RU2471817C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения полиамида-6 |
| RU2640657C1 (ru) * | 2017-02-15 | 2018-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Способ выделения капролактама из содержащих капролактам и его олигомеры полимеров |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2144048C1 (ru) * | 1993-06-30 | 2000-01-10 | Басф Аг | Способ непрерывного получения полиамидов, способ получения высокомолекулярного поликапролактама и поликапролактам с молекулярным весом 3000-14000 г/моль |
| RU2196785C1 (ru) * | 2001-06-06 | 2003-01-20 | Ивановский государственный химико-технологический университет | Способ получения волокнообразующего поликапроамида |
| RU2466155C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2012-11-10 | Аутоматик Плэстикс Машинери Гмбх | Способ и устройство для получения полиамида |
| WO2010020441A4 (de) * | 2008-08-19 | 2010-04-22 | Lurgi Zimmer Gmbh | Kontinuierliches verfahren zur extraktion von polyamid-6 |
| RU2471817C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения полиамида-6 |
| RU2640657C1 (ru) * | 2017-02-15 | 2018-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Способ выделения капролактама из содержащих капролактам и его олигомеры полимеров |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| М.В. Баранников. Технологические особенности процесса совмещенной сушки-демономеризации гранулята полиамида-6. Дисс. на соиск. уч. ст. канд.техн.наук, Иваново, 2018. М.В. Баранников и др. Исследование проведения процесса совмещенной сушки-демономеризации гранулята полиамида-6. Пластические массы, N 11-12, 2020, c. 61-62. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8703879B2 (en) | Continuous method for multi-staged drying and subsequent condensation of a polyamide granulate | |
| RU2008142849A (ru) | Растворы высокомолекулярных поли-(альфа-олефинов) и изделия, изготовленные из этих растворов | |
| RU2285761C1 (ru) | Способ получения высокопрочных термостойких нитей из ароматического сополиамида с гетероциклами в цепи | |
| US2577915A (en) | Method for producing artificial fibers from high molecular linear polymers or polycondensates respectively | |
| DE4430480A1 (de) | Hochmolekulare Polyamide aus Nitrilen | |
| US2867805A (en) | Process for the elimination of the unconverted polymer-forming monomers from synthetic linear polyamides | |
| RU2814244C1 (ru) | Способ получения полиамида-6 | |
| US4310659A (en) | Two-stage hydrolysis process for the preparation of nylon 6 | |
| US3171829A (en) | Continuous polymerization of epsiloncaprolactam | |
| US4891420A (en) | Continuous process for the hydrolytic production of polycaprolactam by tempering unextracted granular polymer material with moist inert gas | |
| US4716214A (en) | Process for the preparation of polytetramethylene adipamide | |
| US20120157654A1 (en) | Method for the drying and post-condensation of polyamide particles | |
| US4574054A (en) | Molecular weight controllers combination for caprolactam polymerization processes | |
| US20040049005A1 (en) | Method for reducing the caprolactam content of polymanide 6, a polyamide 6 and use thereof | |
| KR20120129988A (ko) | 사출성형 물품 제조에서의 폴리아미드의 용도 및 그 제조 물품 | |
| TWI663186B (zh) | 生產具有低萃取物含量的聚醯胺-6之方法以及裝置 | |
| RU2812605C1 (ru) | Способ получения полиамида-6 | |
| US2927841A (en) | Process for spinning polyamides which contain a phenylphosphinate and product | |
| US3989677A (en) | Process for the production of polyamides | |
| JPS59130315A (ja) | アクリロニトリル重合体を「鎔」融紡糸する連続液相工程 | |
| RU2196786C1 (ru) | Способ получения волокнообразующего поликапроамида и способ получения нити | |
| US2550767A (en) | Manufacture of polymeric ureas | |
| CN115704117A (zh) | 聚酰胺纤维及其制备方法 | |
| US3294756A (en) | Continuous polymerization of epsilon-caprolactam | |
| WO2025029164A1 (ru) | Способ получения полиамида-6 |