專利名稱：捏合機生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺及其共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及捏合機生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺(又稱聚丁二酰亞胺)及其共聚物的方法，以天 門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨鹽，或和其它氨基酸的混合物為原料，在 捏合機中與催化劑經(jīng)過常壓、真空狀態(tài)固相聚合的多次轉(zhuǎn)換，固相聚合反應(yīng)合成聚琥珀酰 亞胺或聚琥珀酰亞胺共聚物。屬于高分子化工技術(shù)領(lǐng)域。(二) 背景技術(shù)聚琥珀酰亞胺和聚琥珀酰亞胺共聚物是生產(chǎn)聚天門冬氨酸和聚天門冬氨酸共聚物的中 間體。中間體聚琥珀酰亞胺決定目的產(chǎn)物聚天門冬氨酸分子量及其使用特性的關(guān)鍵步驟。 聚琥珀酰亞胺水解制取聚天門冬氨酸及其鹽。聚天門冬氨酸和聚天門冬氨酸共聚物是一種新型環(huán)境友好型生物高分子材料， 一種具 有羧酸基團的水溶性氨基酸聚合物，有極易降解的特性。聚天門冬氨酸系列產(chǎn)品可廣泛地 用于水處理劑、洗滌劑、化妝品、抑菌劑、分散劑、螯合劑、制革、制藥、水凝膠等領(lǐng)域 ，是一種用途極為廣泛的，無毒、無污染、易降解的環(huán)境友好型化學(xué)品。目前，聚琥珀酰亞胺的合成主要采用化學(xué)合成法和微波合成法。JP 0931196 (1997)是以天門冬氨酸為原料，以臥式混煉機為反應(yīng)器，在酸性催化劑( 主要為磷酸)存在條件下，于150 30(TC聚合制備聚琥珀酰亞胺，聚合反應(yīng)平均停留時間 為1 360分鐘；在常壓、減壓或惰性氣體(如N2)存在下，進行反應(yīng)制備聚琥珀酰亞胺；催 化劑加入量為原料總量的O. 01 0. 3(摩爾比)。原料先與催化劑混合均勻，再加入臥式混 煉機，該過程所制得的聚琥珀酰亞胺分子量為14900 19000，原料轉(zhuǎn)化率達99.9%。該臥 式混煉機水平方向上有兩個轉(zhuǎn)軸，每個轉(zhuǎn)軸上有多級攪拌槳葉。兩軸轉(zhuǎn)速比1:2，攪拌槳 為多級結(jié)構(gòu)復(fù)雜，攪拌強度不足，產(chǎn)品分子量較小不足兩萬，產(chǎn)品顏色較深。JP 0931197(1997)"聚琥珀酰亞胺的制備方法"所用原料和工藝條件與JP 0931196 相同，只是所采用的反應(yīng)器不同，聚合反應(yīng)在連續(xù)擠出式混煉機中進行，混煉機的長徑比 為1 20。反應(yīng)過程中反應(yīng)物停留時間較短，制得的聚琥珀酰亞胺分子量為15000 17500 ，原料轉(zhuǎn)化率達99.9%。該方法存在問題是催化劑加入量超過0.3(摩爾比)時，會出現(xiàn) 反應(yīng)物結(jié)塊阻礙反應(yīng)器無法正常運轉(zhuǎn)，產(chǎn)品顏色深，分子量范圍小等。CN1123588 "聚天門冬氨酸的合成方法"是以天門冬氨酸為原料，在酸性催化劑存在下，在聚合反應(yīng)器中通入氮氣、常壓或真空條件下，在聚合反應(yīng)器中，在150-35(TC范圍 內(nèi)，恒溫O. 5-6小時生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺，經(jīng)水洗、干燥、水解、沉淀、過濾得到聚天門冬 氨酸。酸性催化劑的加入量是天門冬氨酸的0.05-0.7(摩爾比)。聚合反應(yīng)器為臥式雙軸捏 合機，兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，主軸轉(zhuǎn)速為15-45轉(zhuǎn)/分鐘。聚合反應(yīng)在真空條件下進行時 ，真空度為O.Ol-O. lMPa。該方法沒有解決反應(yīng)物結(jié)塊阻礙反應(yīng)器無法正常運轉(zhuǎn)的問題， 仍在中試階段。而且出料時存在粉塵污染問題。本發(fā)明的目的在于提供解決反應(yīng)物結(jié)塊阻礙聚合反應(yīng)器無法正常運轉(zhuǎn)的問題，既保護 了聚合反應(yīng)器延長反應(yīng)器壽命，又使生產(chǎn)操作容易控制，特別適合大規(guī)模裝置的大型聚合 反應(yīng)器。(三)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案是1、 捏合機采用臥式雙軸正反轉(zhuǎn)真空捏合機，兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，并帶有螺桿可以 正反轉(zhuǎn)的出料裝置。2、 天門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨鹽，或和其它氨基酸的混合物 原料和催化劑加料順序是先加入原料，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑。3、 在固相聚合過程中當主電機電流超過主電機額定電流20%-50%時，立即停主電機， 啟動真空狀態(tài)，經(jīng)過15 — 45分鐘，再轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài)。4、 常壓狀態(tài)經(jīng)過30 — 60分鐘，再啟動真空狀態(tài)，直到從捏合機視鏡看不清攪拌槳為 反應(yīng)終點。5、 在反應(yīng)結(jié)束前15 — 30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，保證出料順暢。本發(fā)明既保護聚合反應(yīng)器延長了反應(yīng)器壽命，又使生產(chǎn)操作容易控制，特別適合大規(guī) 模裝置的大型聚合反應(yīng)器。
具體實施方式
本發(fā)明的實施方式是這樣的①生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺均聚物采用天門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨 鹽為原料。先將天門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨鹽加入臥式雙軸正反轉(zhuǎn) 真空捏合機，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑。熱媒溫度設(shè)定為攝氏180-280度在固相聚合過程中當主電機電流超過主電機額定電流50%左右時，立即停主電機，啟 動真空狀態(tài)，經(jīng)過15 — 45分鐘，再轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài)固相聚合。常壓狀態(tài)經(jīng)過30 — 60分鐘，再啟動真空狀態(tài)固相聚合，直到從捏合機視鏡看不清攪拌 槳為反應(yīng)終點。在反應(yīng)結(jié)束前15 — 30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，使螺桿與螺筒間的生料參與反應(yīng)，提高轉(zhuǎn) 化率。如果出料螺桿反轉(zhuǎn)太早，物料會在螺桿與螺筒間發(fā)生反應(yīng)，會使螺桿因物料結(jié)塊不 能轉(zhuǎn)動。②生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺共聚物采用天門冬氨酸和谷氨酸、絲氨酸、亮氨酸或精氨酸等 氨基酸的一種或幾種為原料，采用①的方法合成固體聚琥珀酰亞胺共聚物。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明(但不因此限制本發(fā)明的權(quán)項保護范圍)。 實施例一在600升臥式雙軸正反轉(zhuǎn)真空捏合機中加入150千克L一天門冬氨酸，啟動主電機使攪 拌轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑85%磷酸16千克。 熱媒溫度設(shè)定為攝氏215-235度。在常壓狀態(tài)固相聚合，聚合過程中當主電機電流超過125A(主電機額定電流為85A)時 ，立即停主電機，啟動真空狀態(tài)，經(jīng)過20 — 30分鐘，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài) 固相聚合。常壓狀態(tài)固相聚合40 — 50分鐘，再次啟動真空狀態(tài)攪拌轉(zhuǎn)動固相聚合，直到從捏合機 視鏡看不清攪拌槳為反應(yīng)終點。在反應(yīng)結(jié)束前15 — 30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，使螺桿與螺筒間的生料參與反應(yīng)，提高轉(zhuǎn) 化率。如果出料螺桿反轉(zhuǎn)太早，物料會在螺桿與螺筒間發(fā)生反應(yīng)，會使螺桿因物料結(jié)塊不能 轉(zhuǎn)動。反應(yīng)結(jié)束，打開出料螺桿前端閥門，使出料螺桿正轉(zhuǎn)出料。第一次生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺均聚物113-116千克，捏合機內(nèi)存13-16千克。以后每次生產(chǎn) 聚琥珀酰亞胺均聚物127-131千克。聚琥珀酰亞胺均聚物粘均分子量為6000-9000 實施例二在600升臥式雙軸正反轉(zhuǎn)真空捏合機中加入175千克L一天門冬氨酸，啟動主電機使攪 拌轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑85%磷酸20千克。 熱媒溫度設(shè)定為攝氏225-235度。在常壓狀，立即停主電機，啟動真空狀態(tài)，經(jīng)過20 — 30分鐘，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài) 固相聚合。常壓狀態(tài)固相聚合50分鐘，再次啟動真空狀態(tài)攪拌轉(zhuǎn)動固相聚合，直到從捏合機視鏡 看不清攪拌槳為反應(yīng)終點。在反應(yīng)結(jié)束前15 — 30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，使螺桿與螺筒間的生料參與反應(yīng)，提高轉(zhuǎn) 化率。反應(yīng)結(jié)束，打開出料螺桿前端閥門，使出料螺桿正轉(zhuǎn)出料。第一次生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺均聚物132-136千克，捏合機內(nèi)存13-16千克。以后每次生產(chǎn) 聚琥珀酰亞胺均聚物147-151千克。聚琥珀酰亞胺均聚物粘均分子量為6500-7500 實施例三在600升臥式雙軸正反轉(zhuǎn)真空捏合機中加入125千克L一天門冬氨酸和25千克L一谷氨酸 ，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑85%磷酸17千克。 熱媒溫度設(shè)定為攝氏225-235度。在常壓狀態(tài)固相聚合，聚合過程中當主電機電流超過125A(主電機額定電流為85A)時 ，立即停主電機，啟動真空狀態(tài)，經(jīng)過30分鐘，啟動主電機使攪拌轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài)固相瓊A沐PI o常壓狀態(tài)固相聚合45分鐘，再次啟動真空狀態(tài)攪拌轉(zhuǎn)動固相聚合，直到從捏合機視鏡 看不清攪拌槳為反應(yīng)終點。在反應(yīng)結(jié)束前15 — 30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，使螺桿與螺筒間的生料參與反應(yīng)，提高轉(zhuǎn) 化率。如果出料螺桿反轉(zhuǎn)太早，物料會在螺桿與螺筒間發(fā)生反應(yīng)，會使螺桿因物料結(jié)塊不能 轉(zhuǎn)動。反應(yīng)結(jié)束，打開出料螺桿前端閥門，使出料螺桿正轉(zhuǎn)出料。第一次生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺均聚物約115千克，捏合機內(nèi)存約15千克。以后每次生產(chǎn)聚 琥珀酰亞胺均聚物約130千克。聚琥珀酰亞胺共聚物粘均分子量為7000-8000 。
權(quán)利要求
1、捏合機生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺及其共聚物，其特征在于以天門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨鹽，或和其它氨基酸的混合物為原料，在捏合機中與催化劑經(jīng)過常壓狀態(tài)、真空狀態(tài)的多次轉(zhuǎn)換，固相聚合合成聚琥珀酰亞胺或聚琥珀酰亞胺共聚物。捏合機為臥式雙軸正反轉(zhuǎn)真空捏合機，兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，并帶有螺桿可以正反轉(zhuǎn)的出料裝置。加料順序是先加入原料，啟動主電機使攪拌槳轉(zhuǎn)動后，再加入催化劑。固相聚合過程中當主電機電流超過主電機額定電流20％-50％時，立即停主電機，啟動真空狀態(tài)，經(jīng)過15-45分鐘，再轉(zhuǎn)入常壓狀態(tài)固相聚合。又經(jīng)過30-60分鐘，再啟動真空狀態(tài)固相聚合，直到從捏合機視鏡看不清攪拌槳為反應(yīng)終點，同時在反應(yīng)結(jié)束前15-30分鐘使出料螺桿反轉(zhuǎn)，保證出料順暢。
全文摘要
本發(fā)明公開了捏合機生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺及其共聚物的方法。該方法是以天門冬氨酸、順丁烯二酸單銨鹽或反丁烯二酸單銨鹽，或和其它氨基酸的混合物為原料，在捏合機中與催化劑經(jīng)過常壓狀態(tài)、真空狀態(tài)固相聚合的多次轉(zhuǎn)換，聚合反應(yīng)合成聚琥珀酰亞胺或聚琥珀酰亞胺共聚物。本發(fā)明具有生產(chǎn)操作控制簡單、轉(zhuǎn)化率高、節(jié)能，解決反應(yīng)物結(jié)塊阻礙聚合反應(yīng)器無法正常運轉(zhuǎn)的問題，既保護了聚合反應(yīng)器延長反應(yīng)器壽命，又使生產(chǎn)操作容易控制，特別適合大規(guī)模裝置的大型聚合反應(yīng)器。
文檔編號C08G73/10GK101280059SQ200810302069
公開日2008年10月8日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者李紹通 申請人:李紹通