[发明专利]在聚酰胺制造工艺中减少凝胶形成

说明书

本发明涉及在聚酰胺制造工艺中减少凝胶形成。具体地，本文描述的是制备高分子量聚酰胺的方法，所述方法减少或消除制造工艺过程中不希望的凝胶的产生。这些方法通过抛光制造设备的内表面从而提供具有更小的表面粗糙度值的表面而减少不希望的聚酰胺凝胶的形成。

本申请是申请日为2014年4月10日、申请号为201410142781.8且发明名称为《在聚酰胺制造工艺中减少凝胶形成》的申请之分案申请。

本申请要求2013年5月1日提交的美国临时专利申请号61/817,963的优先权权益，其公开通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

本发明涉及在聚酰胺制造工艺中减少凝胶形成。具体地，本文描述的是制备高分子量聚酰胺的方法，所述方法减少或消除制造工艺过程中不希望的凝胶的产生。

背景技术

尼龙是在重复酰胺单元之间具有至少85％脂族键的线性脂族聚酰胺。今天广泛地使用的术语“聚酰胺”是指含有多个酰胺键的聚合物。术语“直链”意指聚酰胺可得自双官能化反应物，其中结构单元端-至-端地并且以链状方式连接。像这样，该术语预期排除得自三胺或得自三元酸的聚合物中可能存在的三维聚合物结构。

脂族聚酰胺可以得自二元羧酸和二元羧酸当与伯或仲胺反应时的其他酰胺形成衍生物(例如酸酐、酰胺、酰卤、半酯和二酯)。基本上全部脂族聚酰胺聚合物从由二羧酸和二胺构成的单体的形成通过使伯或仲二胺(具有至少一个连接至每个氮的氢的二胺)与二羧酸或二元羧酸的酰胺-形成衍生物反应完成。

HOOC-R-COOH+H₂N-R’-NH₂→-[NH-R’-NH-CO-R-CO]_m-+nH₂O

其中R和R’表示二价烃自由基的所指出的式表示作为由从以下一些结构构成的一系列相同单元建立的长链的产物：

-NH-R’-NH-CO-R-CO-

其中水是聚合物形成的副产物。

聚酰胺可以通过使二胺-二元羧酸盐的水溶液在超大气压下连续地通过连续反应区而制备。将酰胺-形成反应物(例如二胺-二羧酸盐)的浓缩水溶液连续地提供至反应区，在所述反应区中防止使得蒸汽形成的温度-压力条件并且将主要部分的盐转化为聚合物。当获得所需的聚合度时聚合完成。聚合度以聚合物粘度的术语间接表达。聚合度，通常作为相对粘度或RV测量，是对粘度并且进而分子量的替代测量。

在升高的温度，聚合度是所存在的水的量的函数并由其限定，包括聚合物与，一方面，水，以及另一方面，解聚的聚合物或者甚至反应物的动态平衡的方式。具有比通过在大气压与蒸汽平衡可获得的显著更高的RV的聚酰胺通常是适宜的。这种方法的缺点是为产生高粘度聚合物所需的增加的时间通常导致凝胶化或以其他方式劣化的聚合物。

不适宜的副反应，如聚合设备中聚合物的热降解和变色可以在聚酰胺的制备中出现。这种副反应在聚合物处理领域是公知的。为防止副反应的现有装置工具由Ferrante的美国专利号3,361,537和Hammond的美国专利号4,134,736已知；也参见Pinney的美国专利号3,717,330。

凝胶是指在尼龙聚合物熔体中形成的非常高分子量的、支链的或交联的聚合物。凝胶基本上是不溶的并且聚集在产物中和与熔融聚合物接触的设备壁上。工艺设备中凝胶化聚合物的存在潜在地导致后缩聚过的产物中的很多制造缺陷。凝胶粒子脱离工艺设备的内表面并且损坏再下游的设备。此外，凝胶粒子可以变得结合至最终的产物中，导致减少的品质和着色问题。通常，凝胶仅可以使用极端方法如通过烧掉凝胶而从设备移除。

对于减少聚酰胺制造工艺过程中凝胶的形成的改进的方法、制品和系统存在需要。

发明内容