一種用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料的增密縮聚反應(yīng)設(shè)備及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種增密縮聚反應(yīng)器及制備方法，用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料，其中增密縮聚反應(yīng)器，包括聚合器、固定臺(tái)和螺旋系統(tǒng)，所述聚合器固定在固定臺(tái)上，所述螺旋系統(tǒng)包括螺旋電機(jī)、螺旋軸和螺旋攪拌葉。本發(fā)明提供提高聚合物的各項(xiàng)理化性能、節(jié)約工藝時(shí)間使工藝節(jié)拍緊扣，由能實(shí)現(xiàn)熱能系統(tǒng)智控，做到不浪費(fèi)能源，節(jié)約成本。從而生產(chǎn)出達(dá)到用戶的以上七種控制要求的新型材料-納米聚酰胺復(fù)合材料。
【專利說明】一種用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料的增密縮聚反應(yīng)設(shè)備及制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域，特別涉及ー種增密縮聚反應(yīng)器及制備方法，用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料。
[0002]【背景技術(shù)】:
聚酰胺-工程塑料(PA6、PA66及PA系列)應(yīng)用廣泛，市場潛カ很大，隨著各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，用戶對聚酰胺工程塑料提出一些更高要求如下:聚酰胺工程塑料成本控制、聚酰胺エ程塑料吸水率控制、聚酰胺工程塑料尺寸穩(wěn)定性控制、聚酰胺工程塑料理化性能控制、聚酰胺工程塑料收縮率控制、聚酰胺工程塑料密度控制、阻燃聚酰胺工程塑料重復(fù)使用性控制
坐坐寸寸o
[0003]在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中如何達(dá)到以上要求中七種控制要求，解決聚酰胺-工程塑料其批量生產(chǎn)過程出現(xiàn)技術(shù)的難點(diǎn)問題在于:蒙脫土分散一般，蒙脫土析出現(xiàn)象，蒙脫土二次團(tuán)聚，蒙脫土聚合未充分、成本過大等因素，因此必須對聚酰胺-工程塑料進(jìn)行技術(shù)革新:采用新エ藝、新配比、新設(shè)計(jì)以及新設(shè)備。
[0004]隨著石油化學(xué)エ業(yè)和其他エ業(yè)的發(fā)展，為聚酰胺的發(fā)展提供了豐富、價(jià)廉的原料和廣闊的市場。聚酰胺因?yàn)槠浔旧硖赜械奈锢硇阅?，可廣泛應(yīng)用在機(jī)械、汽車、電器、紡織器材、化工設(shè)備、航空、冶金等領(lǐng)域，并且成為各行各業(yè)中不可缺少的結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)納米聚酰胺復(fù)合材料具有更高的針對性，同時(shí)穩(wěn)定性更高，而納米聚酰胺母漿作為制備納米聚酰胺復(fù)合材料的重要成份，其納米聚酰胺母漿的制備也成為了現(xiàn)在エ業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。
[0005]針對上述各類難點(diǎn)問題，本發(fā)明在批量化生產(chǎn)技術(shù)革新、創(chuàng)新與研究，包括“無水納米制備”、“納米聚酰胺母漿制各”、“增密反應(yīng)縮聚制備”。為了控制生產(chǎn)能耗，本發(fā)明選用新エ藝、新方法:包括一步法聚合(縮聚)，三維功效等制成納米聚酰胺復(fù)合材料，使納米蒙脫土在聚酰胺有機(jī)插層中全面發(fā)揮其性能。即:“無水納米蒙脫土親和聚酰胺單體母漿法插層增密反應(yīng)縮聚(共聚/聚合)”來制成聚酰胺納米復(fù)合材料。該方法是經(jīng)“納米聚酰胺母漿”聚合法:通過無水納米蒙脫土制備器制備納米蒙脫土經(jīng)三維干燥、除濕、后輸入無水納米聚酰胺母漿制備器經(jīng)過納米蒙脫土和聚酰胺単體三維高效均勻全面親和有機(jī)化合成“母漿”后輸入增密反應(yīng)縮聚制備器進(jìn)行插層反應(yīng)縮聚的新技術(shù)エ藝，增密加速將已具有機(jī)化的納米蒙脫土聚酰胺有機(jī)物機(jī)體，經(jīng)本發(fā)明的全程新技術(shù)、新エ藝、新配比、新制備達(dá)到納米蒙脫土優(yōu)良分散，納米蒙脫土不析出、納米蒙脫土無二次團(tuán)聚、納米蒙脫土與聚酰胺單體全面徹底聚合，從而提高聚合物的各項(xiàng)理化等性能、達(dá)到用戶要求，既節(jié)約エ藝時(shí)間又エ藝節(jié)拍緊湊，并通過熱能系統(tǒng)智能控制來降低生產(chǎn)成本。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種增密縮聚反應(yīng)器及制備方法，用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料。
[0007]納米復(fù)合材料是指復(fù)合材料中分散相尺度有任何維尺寸在1-1OOnm內(nèi)的復(fù)合材料。除了球狀粒徑小之粉體外，高長徑比(Aspect ratio)之層狀補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)更受到全世界高分子エ業(yè)矚目，層狀材料經(jīng)剝離分散后可充份發(fā)揮分子層級(jí)之結(jié)構(gòu)特性。蒙脫土(Montmorillonite)是屬于蒙脫土族的礦物，蒙脫土族礦物共發(fā)現(xiàn)11個(gè)，他們是滑間皂土、貝得土、鋰皂土、蒙脫土、鈉脫土、皂土、鋅皂土、斯皂土、鋰蒙脫土和銅蒙脫土等，但從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來講可分為蒙脫土亞族(二八面體)與皂土亞族(三八面體)。蒙脫土是典型的層狀硅酸鹽礦物之一，與其他層狀硅酸鹽礦物不同之點(diǎn)是層與層之間空隙特別大，這樣在層與層之間含有不定數(shù)量的水分子及交換性陽離子，在本發(fā)明中采用新設(shè)計(jì)開發(fā)的無水納米蒙脫土三維干燥設(shè)備，通過新的無水納米蒙脫土三維干燥エ藝，可徹底排除納米蒙脫土層與層之間的水分子等。
[0008]納米聚酰胺復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法如下，其中生產(chǎn)方法包括以下步驟:
一、無水蒙脫土的制備:
無水蒙脫土的制備通過三維干燥器制成，干燥器具備高速超聲波振動(dòng)剪切式攪拌功能(轉(zhuǎn)速:2000-10000轉(zhuǎn)/分)，干燥溫度達(dá)60-200°C之間，三維干燥器規(guī)格RISE-NM-Ol容積600L傳熱迅速，不妨礙納米蒙脫土熱傳導(dǎo)，并且性能穩(wěn)定、控制靈敏，結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)保衛(wèi)生。干燥后的無水納米蒙脫土粉通過自動(dòng)計(jì)量泵在適時(shí)的時(shí)候輸入到無水納米聚酰胺母漿制備器中供制備無水納米聚酰胺母漿時(shí)使用。
[0009]無水納米蒙脫土制備エ藝流程:
11)檢查納米蒙脫土粉:其中納米蒙脫土粉的相關(guān)要求是:表面容積密度:370±10g/1，游離水分(110° C，2 小吋):< 3%，灼燒損失(1000° C，2 小吋):〈6% ,pH(10%懸浮液):3.0-4.0，干粉過篩分析(> 63 um): < 25%，表面積:240±10 m2/g，微孔體積:0-80 nm: 0.36 ml/g >0-24 nm: 0.30 ml/g、0_14 nm: 0.26 ml/g 且經(jīng)過有機(jī)化處理的陽離子交換總量為70-130mmol/100g的納米蒙脫土 ；
12)納米蒙脫土粉計(jì)量:按后續(xù)制作無水納米聚酰胺母漿組分含量(重量份)計(jì)量，按照聚酰胺單體為100、納米蒙脫土為10-82的比例來計(jì)量納米蒙脫土的量。
[0010]13)檢查設(shè)備后開機(jī)，進(jìn)行溫控，并進(jìn)行三維高速剪切式攪拌:升溫至110-150°c ；在升溫的同時(shí)開始以2500-3000r/min的速度攪拌，攪拌時(shí)間為1_1.5小時(shí)；
14)除濕干燥:停止攪拌，開啟抽真空和分離系統(tǒng)除去干燥器內(nèi)的水汽和空氣；三維熱氮?dú)饧訅焊稍?，其中?dāng)干燥器上的壓カ表顯示壓カ為-0.1MPa時(shí)關(guān)閉抽真空閥，開始向干燥器內(nèi)緩緩注入氮?dú)庠鰤褐?.2-2MPa，保持干燥器內(nèi)的溫度110-150°C，保持1-1.5小時(shí)；
15)在線檢測:開啟抽真空和分離系統(tǒng)除去干燥器內(nèi)的水汽和氮?dú)夂髾z測顆粒張ロ狀，是否達(dá)到層狀分明；
16)輸入有機(jī)硅并進(jìn)行三維高速剪切式攪拌:檢測后按后續(xù)制作無水納米聚酰胺母漿組分含量(重量份)聚酰胺單體為100份、納米蒙脫土為10-82份、有機(jī)硅0.1-10份的比例輸入有機(jī)硅，并以2500-3000r/min的速度攪拌三維高速剪切式攪拌0.5-1小時(shí)；
17)降溫降壓后保溫平衡:降溫至60-85°C，卸壓至0.5MPa后進(jìn)行保溫平衡0.5-1小
時(shí)；
18 )用計(jì)量泵輸入納米母漿器:開啟輸送泵，將干燥好的無水納米蒙脫土輸送至無水納米聚酰胺母漿制備器內(nèi)。
[0011]ニ、無水納米聚酰胺母漿制備
無水納米聚酰胺母漿的制備通過納米母漿器制備:制備的無水聚酰胺母漿在適時(shí)的時(shí)候輸入到增密反應(yīng)縮聚聚合器中。
母漿器包括腔體和平臺(tái)，腔體固定在平臺(tái)上，腔體頂部右側(cè)設(shè)有充氮?dú)猊?，裝置腔體頂部左側(cè)設(shè)有投料ロ，腔體右側(cè)設(shè)有兩個(gè)加熱管ロ，腔體左側(cè)依次連接氣液分離裝置和抽氣機(jī)，腔體底部設(shè)有計(jì)量出口，腔體頂部中心處安裝攪拌系統(tǒng)；
所述攪拌系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)桿和攪拌葉，傳動(dòng)桿上部接入電動(dòng)機(jī)，攪拌葉固定在傳動(dòng)桿上；攪拌葉側(cè)面呈圓錐狀，傳動(dòng)桿還可在一定范圍內(nèi)上下移動(dòng)，攪拌系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)立體式自由翻滾；
腔體內(nèi)部安裝散熱管，散熱管連通加熱管ロ，所述散熱管立體布置在裝置腔體內(nèi)；所述散熱管包括環(huán)壁散熱管和垂直散熱管，環(huán)壁散熱管環(huán)置在裝置腔體內(nèi)部腔壁，所述垂直散熱管垂直接入環(huán)壁散熱管，并處在兩個(gè)攪拌葉夾層中；
其中轉(zhuǎn)速0-3000轉(zhuǎn)/分，氮?dú)鈮毫?-2.5 MPa ;腔內(nèi)溫度60_300°C之間。
[0012]21)檢查聚酰胺單體:選擇流動(dòng)性好的エ業(yè)級(jí)己內(nèi)酰胺和一級(jí)尼龍66鹽；
22)計(jì)量聚酰胺單體:己內(nèi)酰胺與尼龍66鹽的重量份為8-9份比2-1份；
23)檢查設(shè)備開機(jī)后加入溶液并以中速剪切式攪拌:其中加入的溶液為化學(xué)純的無水こ醇，并以25-50r/min的速度攪拌0.5-1.0小時(shí)；
24)升溫?cái)嚢韬蟪檎婵?升溫度至70-75°C左右同時(shí)以25-50r/min的速度攪拌
1.5-2.0小時(shí)并開啟抽真空和分離系統(tǒng)除去干燥器內(nèi)的水汽和空氣，當(dāng)無水納米聚酰胺母漿制備器上的壓カ表顯示壓カ為-0.1MPa時(shí)關(guān)閉抽真空閥；
25)接收無水納米蒙脫土粉并高速攪拌:接收輸入已三維干燥的無水納米蒙脫土粉并以300-1000r/min的速度進(jìn)行三維高速剪切式攪拌1_1.5小時(shí)；
26)以熱氮?dú)饧訅喝S分散:向無水納米聚酰胺母漿制備器內(nèi)緩緩注入氮?dú)庵茫鰤褐?br> 1.2-1.5MPa后升溫，并保持無水納米聚酰胺母漿制備器內(nèi)的壓カ為2.0-2.5Mpa，直至溫度達(dá)到 220-240 0C ；
27)全面親和:保持無水納米聚酰胺母漿制備器內(nèi)溫度為220-240°C，氮?dú)鈮毫?br> 2.0-2.5MPa，保持時(shí)間2-2.5小時(shí)；
28)在線檢測后進(jìn)行降壓并保溫平衡:卸壓至0.5MPa后并保溫平衡0.5-1小時(shí)；
29)將步驟28)中的無水納米聚酰胺母漿輸入增密反應(yīng)縮聚器:開啟輸送泵，將制備好的無水納米聚酰胺母漿輸送至增密反應(yīng)縮聚聚合器內(nèi)。
[0013]三、增密縮聚反應(yīng)最終制成納米聚酰胺復(fù)合材料:
增密縮聚反應(yīng)是在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器包括聚合器、固定臺(tái)和螺旋系統(tǒng)，所述聚合器固定在固定臺(tái)上，所述聚合器兩側(cè)上下部分別安裝進(jìn)熱油ロ，聚合器底部安裝熔爐泵，聚合器頂部左側(cè)設(shè)有進(jìn)料ロ，頂部右側(cè)設(shè)有壓氮ロ ；所述熔爐泵設(shè)有計(jì)量器和在線黏度計(jì)。
[0014]所述螺旋系統(tǒng)包括螺旋電機(jī)、螺旋軸和螺旋攪拌葉，所述聚合器內(nèi)部設(shè)有三維散熱油管，所述三維散熱油管接入進(jìn)熱油ロ ；螺旋電機(jī)安裝在所述聚合器的頂部中心處，螺旋軸安裝在所述聚合器的內(nèi)部并連接在螺旋電機(jī)上，螺旋攪拌葉固定在螺旋軸上，所述螺旋攪拌葉中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)；螺旋攪拌葉側(cè)面呈圓錐狀，旋轉(zhuǎn)軸還可在一定范圍內(nèi)上下移動(dòng)，螺旋系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)立體式自由翻滾；
所述三維散熱油管包括豎直散熱油管和水平散熱油管，所述豎直散熱油管貼壁環(huán)置在聚合器內(nèi)部腔壁，所述水平散熱油管接入豎直散熱油管，并且所述水平散熱油管處在兩個(gè)螺旋攬祥葉夾層中；
所述聚合器的轉(zhuǎn)速0-3500轉(zhuǎn)/分，加熱溫度200-350°C之間，氮?dú)鈮亥?.5-2.5 MPa。
[0015]增密縮聚反應(yīng)的エ藝流程:
31)檢查聚合原料聚酰胺單體:
該聚酰胺單體可以是己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽，也可以是己內(nèi)酰胺+尼龍1010，或者是己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽+尼龍1010
32)計(jì)量聚酰胺單體:
其中己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽之間的組分含量、己內(nèi)酰胺+尼龍1010之間的組分含量之比為8-9比2-1，己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽+尼龍1010組分含量之比為7-6比2_3比1_2
32)檢查設(shè)備開機(jī)后采用三維高速剪切式攪拌:
升溫的同時(shí)以2500-3000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)；當(dāng)升溫至60_80°C左右輸入無水納米聚酰胺母漿，并以500-1000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)；
33)加入溶液并采用三維高速剪切式攪拌:
其中溶液采用水(H20)作為開環(huán)劑，醋酸、硫酸、鹽酸、磷酸或亞磷酸中的一種作為分子量穩(wěn)定劑；采用三維高速剪切式攪拌，在此過程中保持60-80°C的溫度同時(shí)以500-1000r/min的速度攪拌0.1-0.5小吋；
34)加壓熱氮?dú)馊S增密混合分散:
向聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)庵脫Q無水納米聚酰胺母漿制備器中的空氣，增壓至
0.5-0.8MPa后升溫，并保持聚合器內(nèi)的壓カ為1-1.2Mpa，直至溫度達(dá)到150_180°C ；
35)在增密增壓下發(fā)應(yīng):
保持聚合器內(nèi)壓カ1-1.2Mpa，溫度為150-180°C，時(shí)間為1-1.5小時(shí)；
36)增氮增壓:
向聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)?，增壓?.0-2.5MPa，直至溫度達(dá)到240_300°C ；
37)在線檢測后迅速降壓并保溫平衡:
卸壓至0.5MPa并保溫平衡，卸壓平衡2-3小時(shí)后開啟熔爐泵出料，并進(jìn)行切片，其中切片采用水切エ藝或干切エ藝進(jìn)行切片；
38)包裝入庫:
經(jīng)料倉進(jìn)入后進(jìn)行萃取、脫水、干燥、固相聚合、震動(dòng)篩選的步驟后出料倉，并進(jìn)行真空包裝和入庫。
[0016]本步驟如采用間歇聚合，其エ藝方法要滿足先充氣加壓、后升溫聚合的條件；如采用連續(xù)聚合，其エ藝方法需要在物料進(jìn)入聚合管的同吋、使用高壓泵增壓。
[0017]增密縮聚反應(yīng)制備的作用:解決納米聚酰胺工程塑料在其批量生產(chǎn)過程中出現(xiàn)技術(shù)的難題:納米蒙脫土的分散不均勻、納米蒙脫土的析出現(xiàn)象、納米蒙脫土的聚合殘留、納米蒙脫土的二次團(tuán)聚、納米聚酰胺成本過大等因素。
[0018]增密縮聚反應(yīng)目的:是針對解決市場需求用戶對聚酰胺工程塑料提出如下要求:聚酰胺工程塑料成本控制、聚酰胺工程塑料吸水率控制、聚酰胺工程塑料尺寸穩(wěn)定性控制、聚酰胺工程塑料理化性能控制、聚酰胺工程塑料收縮率控制、阻燃聚酰胺工程塑料重復(fù)使用、聚酰胺工程塑料密度控制等等。
[0019]經(jīng)本發(fā)明的全程新技術(shù)、新エ藝、新配比、新設(shè)備達(dá)到納米蒙脫土分散優(yōu)良，不析出、無二次團(tuán)聚、全面徹底聚合。既提高聚合物的各項(xiàng)理化性能、節(jié)約エ藝時(shí)間使エ藝節(jié)拍緊扣，由能實(shí)現(xiàn)熱能系統(tǒng)智控，做到不浪費(fèi)能源，節(jié)約成本。從而生產(chǎn)出達(dá)到用戶的以上七種控制要求的新型材料-納米聚酰胺復(fù)合材料。
[0020]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采用的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明的增密縮聚反應(yīng)器及其結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的反應(yīng)器主要包括聚合器1、固定臺(tái)2和螺旋系統(tǒng)，所述螺旋系統(tǒng)由螺旋電機(jī)3、螺旋軸7和螺旋攪拌葉8組成；所述聚合器I固定在固定臺(tái)2上，螺旋電機(jī)3安裝在聚合器I的頂部中心處，螺旋軸7安裝在聚合器I內(nèi)部，通過腔壁連接在螺旋電機(jī)3，螺旋攪拌葉8固定在螺旋軸7上ふ螺旋攪拌葉8長度從上到下逐次遞減，呈倒圓錐形，所述聚合器I頂部左側(cè)設(shè)有進(jìn)料ロ 4，頂部右側(cè)設(shè)有壓氮ロ 5，所述聚合器I兩側(cè)上下部分別安裝進(jìn)熱油ロ 6，聚合器I底部安裝熔爐泵11。
[0024]所述熔爐泵11設(shè)有計(jì)量器和在線黏度計(jì)，計(jì)量器用于計(jì)量并控制出料，在線黏度計(jì)用于計(jì)量靜止時(shí)的物料黏度。
[0025]所述聚合器I內(nèi)部頂端安裝控制盒12，控制盒12包括壓カ表和溫度表。
[0026]所述螺旋攪拌葉8中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)用于計(jì)量攪拌時(shí)的物料黏度。
[0027]所聚合器I內(nèi)部設(shè)有三維散熱油管，三維散熱油管接入進(jìn)熱油ロ 6，三維散熱油管由豎直散熱油管9和水平散熱油管10組成，豎直散熱油管9貼壁環(huán)置在聚合器I內(nèi)部腔壁，水平散熱油管10接入豎直散熱油管9，并且水平散熱油管10的空間位置處在兩個(gè)螺旋攪拌葉8夾層中，散熱油管實(shí)現(xiàn)立體布置在聚合器I內(nèi)，可使聚合器I內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)均勻加熱，每個(gè)部位吸收的熱量都是相同的，可預(yù)防聚合器I內(nèi)的產(chǎn)品局部受熱、熱傳遞不均勻或者熱傳遞受阻等現(xiàn)象。
[0028]工作原理:檢查并計(jì)量原料聚酰胺単體，檢查設(shè)備開機(jī)，輸入原料聚酰胺単體并進(jìn)行加溫三維高速剪切式攪拌，螺旋電機(jī)3通過螺旋軸7帶動(dòng)螺旋攪拌葉8進(jìn)行螺旋攪拌，同時(shí)帶動(dòng)螺旋軸7和螺旋攪拌葉8做上下小幅度位移，螺旋攪拌葉8位移不會(huì)觸碰水平散熱油管10，轉(zhuǎn)速為2500-3000r/min，加溫到60_80°C后，攪拌1.5-2小時(shí)，然后輸入無水納米聚酰胺母漿，調(diào)整轉(zhuǎn)速到500-1000r/min，攪拌1.5-2小時(shí)，添加溶液，溶液為醋酸溶液、硫酸溶液、鹽酸溶液、磷酸溶液或亞磷酸溶液的ー種(水為開環(huán)劑，醋酸、硫酸、鹽酸、磷酸或亞磷酸中的一種作為分子量穩(wěn)定劑)，保持60-80°C的溫度和500-1000r/min的轉(zhuǎn)速0.1-0.5小時(shí)，然后通過壓氮ロ 5向聚合器I內(nèi)充入氮?dú)饧訅?，增壓?.5-0.SMPa后同時(shí)開始升溫，增壓至1-1.2MPa，升溫至150-180°C，保持1-1.5小時(shí)，在全面增密增壓下反應(yīng)，然后繼續(xù)增壓至2.0-2.5MPa，增溫至240-300°C并維持住，在線通過計(jì)量器檢測，直至檢測結(jié)果合格后降壓至0.5MPa，保溫平衡，卸壓平衡時(shí)長2-3小時(shí)，開啟熔爐泵11計(jì)量出料。
[0029]本發(fā)明中增密縮聚反應(yīng)的エ藝流程: 1)檢查聚合原料聚酰胺單體:
該聚酰胺單體可以是己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽，也可以是己內(nèi)酰胺+尼龍1010，或者是己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽+尼龍1010 ；
2)計(jì)量聚酰胺單體:
其中己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽之間的組分含量、己內(nèi)酰胺+尼龍1010之間的組分含量之比為8-9:2-1 (優(yōu)選為8:2)，己內(nèi)酰胺+尼龍66鹽+尼龍1010組分含量之比為7-6:2-3:1-2(優(yōu)選為 7:2:1)；
3)檢查設(shè)備開機(jī)后采用三維高速剪切式攪拌:
升溫的同時(shí)以2500-3000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)；當(dāng)升溫至60_80°C左右輸入無水納米聚酰胺母漿，并以500-1000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)；
4)加入溶液并采用三維高速剪切式攪拌:
其中溶液采用水(H20)作為開環(huán)劑，醋酸、硫酸、鹽酸、磷酸或亞磷酸中的一種作為分子量穩(wěn)定劑；以及阻燃劑和抗氧化劑，并采用三維高速剪切式攪拌，在此過程中保持60-80°C的溫度同時(shí)以500-1000r/min的速度攪拌0.1-0.5小時(shí)；
5)加壓熱氮?dú)馊S增密混合分散:
向聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)庵脫Q無水納米聚酰胺母漿制備器中的空氣，增壓至
0.5-0.8MPa后升溫，并保持聚合器內(nèi)的壓カ為1-1.2Mpa，直至溫度達(dá)到150_180°C ；
6)在增密增壓下反應(yīng):
保持聚合器內(nèi)壓カ1-1.2Mpa，溫度為150-180°C，時(shí)間為1-1.5小時(shí)；
7)增氮增壓:
向聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)?，增壓?.0-2.5MPa，直至溫度達(dá)到240_300°C ；
8)在線檢測后迅速降壓并保溫平衡:
檢測溫度和壓強(qiáng)后卸壓至0.5MPa并保溫平衡，卸壓平衡2-3小時(shí)后開啟熔爐泵出料，并進(jìn)行切片，其中切片采用水切エ藝或干切エ藝進(jìn)行切片；
9)包裝入庫:
經(jīng)料倉進(jìn)入后進(jìn)行萃取、脫水、干燥、固相聚合、震動(dòng)篩選的步驟后出料倉，并進(jìn)行真空包裝和入庫。
[0030]本步驟如采用間歇聚合，其エ藝方法要滿足先充氣加壓、后升溫聚合的條件；如采用連續(xù)聚合，其エ藝方法需要在物料進(jìn)入聚合管的同吋、使用高壓泵增壓。
[0031]在該步驟中配比:按組分含量(重量份):聚酰胺単體99.5-60份，母漿0.5-40份，蒸餾水8-20份，阻燃劑0.5-12份，抗氧劑0.5-8份。其中阻燃劑可選用聚磷酸銨等，抗氧劑可選用BHT等。其エ藝時(shí)間6-9小時(shí)聚合通過熔體泵出料后切片(采用水切エ藝或干切エ藝進(jìn)行切片)。
[0032]エ序控制重點(diǎn):納米蒙脫土分散、納米蒙脫土析出、納米蒙脫土二次團(tuán)聚、排氣和吸水、增密エ藝。
[0033]增密縮聚反應(yīng)制備的作用:解決納米聚酰胺工程塑料在其批量生產(chǎn)過程中出現(xiàn)技術(shù)的難題，例如納米蒙脫土的分散不均勻、納米蒙脫土的析出現(xiàn)象、納米蒙脫土的聚合殘留、納米蒙脫土的二次團(tuán)聚、納米聚酰胺成本過大等因素。
【權(quán)利要求】
1.ー種增密縮聚反應(yīng)器，用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料，包括聚合器(I)、固定臺(tái)(2)和螺旋系統(tǒng)，所述聚合器(I)固定在固定臺(tái)(2)上，其特征在于，所述螺旋系統(tǒng)包括螺旋電機(jī)(3 )、螺旋軸(7 )和螺旋攪拌葉(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:螺旋電機(jī)(3)安裝在所述聚合器(I)的頂部中心處，螺旋軸(7)安裝在所述聚合器(I)的內(nèi)部并連接在螺旋電機(jī)(3)上，螺旋攪拌葉(8)固定在螺旋軸(7)上，所述螺旋攪拌葉(8)中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述聚合器(I)內(nèi)部設(shè)有三維散熱油管，所述三維散熱油管接入進(jìn)熱油ロ(6)，所述聚合器(I)兩側(cè)上下部分別安裝進(jìn)熱油ロ(6)，聚合器底部安裝熔爐泵(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述三維散熱油管包括豎直散熱油管(9)和水平散熱油管(10)，所述豎直散熱油管(9)貼壁環(huán)置在聚合器(I)內(nèi)部腔壁，所述水平散熱油管(10)接入豎直散熱油管(9)，并且所述水平散熱油管(10)處在兩個(gè)螺旋攪拌葉(8)夾層中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述聚合器(I)頂部左側(cè)設(shè)有進(jìn)料ロ(4)，頂部右側(cè)設(shè)有壓氮ロ(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述熔爐泵(11)設(shè)有計(jì)量器和在線黏度計(jì)。
7.一種由權(quán)利要求1-6之一所述的反應(yīng)器制備的納米聚酰胺復(fù)合材料，其特征在干，所述復(fù)合材料是由反應(yīng)器中的下述重量組分反應(yīng)生成:聚酰胺単體99.5-60份，無水納米聚酰胺母漿0.5-40份，蒸餾水8-20份，阻燃劑0.5-12份，抗氧劑0.5-8份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述聚酰胺單體為己內(nèi)酰胺、尼龍66鹽和/或尼龍1010。
9.一種用于制備納米聚酰胺復(fù)合材料的增密縮聚反應(yīng)的エ藝方法，所述方法采用權(quán)利要求1-6之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)檢查聚酰胺單體:該步驟中的聚酰胺單體為己內(nèi)酰胺、尼龍66鹽和/或尼龍1010； 2)計(jì)量聚酰胺單體:計(jì)量聚酰胺單體的各組分含量； 3)檢查增密縮聚反應(yīng)器，開機(jī)后采用三維高速剪切式攪拌:升溫的同時(shí)以2500-3000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)；當(dāng)升溫至60_80°C左右輸入無水納米聚酰胺母漿，并以500-1000r/min的速度攪拌1.5-2小時(shí)； 4)加入溶液并采用三維高速剪切式攪拌:其中溶液采用水作為開環(huán)劑，醋酸、硫酸、鹽酸、磷酸、亞磷酸中的一種作為分子量穩(wěn)定劑；以及阻燃劑和抗氧化劑，并采用三維高速剪切式攪拌，在此過程中保持60-80°C的溫度同時(shí)以500-1000r/min的速度攪拌0.1-0.5小時(shí)； 5)加壓熱氮?dú)馊S增密混合分散:向增密縮聚反應(yīng)器中的聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)庵脫Q無水納米聚酰胺母漿制備器中的空氣，增壓至0.5-0.SMPa后升溫，并保持聚合器內(nèi)的壓カ為1-1.2Mpa，直至溫度達(dá)到150-180で； 6)在增密增壓下反應(yīng):保持聚合器內(nèi)壓カl_1.2Mpa，溫度為150-180°C，時(shí)間為1-1.5小時(shí)；7)增氮增壓:向聚合器內(nèi)緩緩注入氮?dú)?，增壓?.0-2.5MPa，直至溫度達(dá)到240-300 0C ； 8)在線檢測后迅速降壓并保溫平衡:檢測溫度和壓強(qiáng)后卸壓至0.5MPa并保溫平衡，卸壓平衡2-3小時(shí)后開啟熔爐泵出料，并進(jìn)行切片，其中切片采用水切エ藝或干切エ藝進(jìn)行切片； 9)包裝入庫:切片后經(jīng)料倉進(jìn)入并進(jìn)行萃取、脫水、干燥、固相聚合、震動(dòng)篩選后出料倉，進(jìn)行真空包裝和入 庫。
【文檔編號(hào)】C08L77/06GK103585947SQ201310598461
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】倪任林, 齊小平, 倪春陽 申請人:倪任林, 倪春陽