[发明专利]一种聚乳酸连续聚合脱挥方法及装置

说明书

本发明公开了一种聚乳酸连续聚合脱挥方法及装置，包括如下步骤：来自丙交酯聚合系统的聚乳酸熔体，先进入竖直设置的脱挥反应装置上部的降膜蒸发加热器，对熔体进行加热；脱挥反应过程中产生的的低沸点物质及丙交酯气体，经过冷凝装置后变成丙交酯液体回流至丙交酯缓冲槽；不凝气体和低沸物被抽吸到真空缓冲罐进一步冷凝结晶，并在喷淋水的作用下排至污水系统；经过脱挥后的聚合物熔体由脱挥器螺杆挤出到脱挥出料泵入口，与来自添加剂加料螺杆的改性添加剂混合后，由脱挥出料泵输送至造粒系统。本发明使聚乳酸的熔体化学成分分布更加均匀，正常情况下搅拌30分钟即可达到预期效果，有效避免结晶、碳化、熔体挂壁等问题。

技术领域

本发明属于化工生产设备技术领域，具体地说，涉及一种聚乳酸连续聚合脱挥方法及装置。

背景技术

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料以植物秸秆及玉米淀粉为主，来源充足而且产品可以生物降解，对环境非常友好是理想的绿色高分子材料。其工艺通常是利用工业级L-乳酸在高温、高真空度下脱水发生酯化反应，生成线型二聚体乳酸基乳酸，并进一步脱水缩合反应生成高分子量的乳酸低聚物和丙交酯，然后再对高分子量的低聚物进行解聚降解生成丙交酯，解聚后的粗丙交酯经精馏和固相结晶提纯生成高纯度的丙交酯，高纯度的丙交酯经高温高压聚合、高温高真空脱挥，生成高分子量适用于工程塑料级和纤维级的高性能聚乳酸切片。

聚乳酸是具有良好发展前景的聚合物材料，它不仅具有可降解性和生物相容性，还可以利用大部分通用加工设备进行生产和加工，聚乳酸的制备方法有：缩聚法、扩链法、丙交酯开环聚合法等。乳酸的直接缩聚法是制备聚乳酸最廉价的方式，在商业上通常利用丙交酯的开环聚合来制备聚乳酸。L-丙交酯的开环聚合是制备高分子量聚乳酸的最佳方法，因为它具有化学精确控制的可能性，可以能过更加可控的方式改变最终聚合物的性能。开环聚合的这一特征使其适合于大规模生产，丙交酯的聚合方法包括熔融聚合、本体聚合、溶液聚合及悬浮聚合，但熔融聚合是最简单、重复性最好的方法。

在聚乳酸聚合完成后需要进行脱挥反应，其目的在于除去低沸点物质和丙交酯气体，以保证生产出来的聚乳酸的纯度含量达到要求。反应一般发生在卧式搅拌反应装置内，在此类设备中物料的熔融缩聚达到一定阶段后产物分子量难以进一步提高，物料易受热不均，发生热氧化降解等副反应，停留时间分布宽。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种聚乳酸连续聚合脱挥方法及装置。为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种聚乳酸连续聚合脱挥方法及装置，包括如下步骤：

步骤1，来自丙交酯聚合系统的聚乳酸熔体，先进入竖直设置的脱挥反应装置上部的降膜蒸发加热器，对熔体进行加热；

步骤2，脱挥反应过程中产生的的低沸点物质及丙交酯气体，经过冷凝装置后变成丙交酯液体回流至丙交酯缓冲槽；

步骤3，不凝气体和低沸物被抽吸到真空缓冲罐进一步冷凝结晶，并在喷淋水的作用下排至污水系统；

步骤4，经过脱挥后的聚合物熔体由脱挥器螺杆挤出到脱挥出料泵入口，与来自添加剂加料螺杆的改性添加剂混合后，由脱挥出料泵输送至造粒系统。

进一步地，所述降膜蒸发加热器温度控制在185℃-200℃，内部的压力控制在0.75-0.85KPa，内部熔体的液位控制在30％。

进一步地，所述装置包括塔体，所述塔体的顶端盖设有顶盖，底端安装有底壳，所述塔体、顶盖、底壳共同围合形成腔体，所述顶盖上设有物料进口，所述底壳底面设有出料口，所述腔体内盛有物料，所述加热系统与物料进行热交换，所述腔体内部填充有惰性气体，所述腔体内安装有搅拌系统，装置顶部汽相系统设有二级丙交酯蒸汽冷凝器。