[发明专利]一种芳纶1414的聚合方法

说明书

本发明提供一种芳纶1414的聚合方法：在低于反应活化温度下将等摩尔PPD、TCI及溶剂、助剂混合达分子尺度匀化，制成未活化反应液；将未活化反应液以雾滴形态喷入热的高纯N₂中，雾沫液滴表层分子立即被N₂加热升温活化并发生反应，由表及里完成聚合生成固粒；气固分离，中和固粒中的HCL并洗涤，干燥后获得纯芳纶1414聚合物粉末。与传统双螺杆反应器比较，本方法设备投资和运行能耗低，产品均匀性好、单线产能高。

技术领域

本发明涉及一种芳纶1414的聚合方法，属于聚合工程领域。

背景技术

芳纶1414以对苯二胺(PPD)、对苯二甲酰氯(TCI)为单体，溶于溶剂中并添加助剂进行低温溶剂聚合，有一步法和两步法两种方式，常用溶剂有N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基乙酰胺(DMAC)等，常用助剂有氯化钙(CaCl₂)等，多采用双螺杆反应器两段聚合，反应时间约数分钟至十几分钟，生成的芳纶1414聚合物吸收溶剂及助剂呈固体粉末。

PPD和TCI反应速度极快，超出活化温度的两种分子一旦碰撞，微秒级瞬间即可完成反应。为获得高分子量聚合物，必须严格保持PPD和TCI等摩尔，但原料各组分实现分子尺度匀化之前反应即已发生，此时反应器诸体积微元中PPD和TCI摩尔比可能大于1或小于1，影响产品质量均一性，尽快实现原料各组分间分子尺度匀化是芳纶1414聚合技术的核心。搅拌能促进匀化，但包括双螺杆在内的任何搅拌手段都不能直接实现不同组分间分子尺度匀化，最终实现分子尺度匀化尚需依赖组分间分子扩散，工业生产中芳纶1414聚合所耗时间主要取决于各组分通过扩散实现分子尺度匀化所需时间。

此外，PPD和TCI反应放热，双螺杆剪切功又向反应物输入更多热量，需依靠夹套低温热媒移热，在反应器内形成陡峻的温度梯度，既增加能耗，又影响产品质量均一性。

PPD和TCI缩聚释放强腐蚀的氯化氢(HCl)，双螺杆反应器必须采用昂贵的金属材料，如哈式合金大幅增加设备投资，且单机产能受限。

现行芳纶1414生产方法有待改进提升。

发明内容

本发明提供了一种芳纶1414聚合新方法，包括以下步骤：

1)在低于反应活化温度下将等摩尔PPD、TCI及溶剂、助剂混合达分子尺度匀化，制成未活化反应液；

2)将未活化反应液以雾滴形态喷入热的高纯N₂中，雾滴表层分子瞬间被N₂加热升温激活并发生反应，反应热使其里层分子升温激活并发生反应，反应热再使其更里层分子升温激活并发生反应......，雾滴由表及里完成反应生成固粒；

3)气固分离，中和固粒中的HCL，洗涤、干燥后获得纯芳纶1414聚合物粉末；

4)N₂净化后循环使用。

未活化反应液温度为-15～15℃，优选为0～10℃。

未活化反应液雾滴直径为10～1000μm，优选为20～80μm。

N₂温度为65～150℃，优选为80～120℃。

聚合温度为50～120℃，优选为70～90℃。

PPD、TCI和溶剂重量比愈大，聚合温升愈高，可用单体和溶剂重量比控制聚合温度。

喷雾反应生成的固粒可移到下游反应器(如流化床反应器)中继续完成聚合。

与传统双螺杆聚合比较，本发明提供的方法具有以下优点：