Особенности переработки

Алифатические ПА (П-6; П-6,6; П-6,8; П-12; капролит и др.) перерабатываются в пластические массы (изделия) литьем под давлением, экструзией, центробежным литьем. Для получения качественных изделий необходима сушка ПА в вакуум-сушилках при 80-100 C до содержания влаги0,1 %.Для переработки ПА применяют литьевые машины с предпластификатором, т.к. ПА имеют низкую теплопроводность, высокую(180-280С). Узкий температурный интервал междуи. Предпластикация гомогенизирует литьевую массу, для предотвращения самопроизвольного вытекания расплава ПА из сопла литьевой машины оно снабжается запорным клапаном, открывающимся при определении давления впрыска. Время пребывания полимера в материальном цилиндре должно быть ограничено, т.к. уже при Т > 80C ПА интенсивно окисляется. Скорость литься должна быть высокой, поскольку интервал перехода из расплава ПА в твёрдое состояние небольшой и материал может затвердеть не заполнив форму. Методом экструзии перерабатывают ПА с более высокой ММ (листы, трубы, шланги, пленки) на машинах со специальной конструкцией шнека. Ароматические полиамиды м-структуры, например фенилон, – термопласты, с высокими значениями вязкости расплавов и резко выраженной(Т), что препятствует применению методов литья под давлением и экструзии для их переработки (фенилона 270C,фенилона – 430С). Поэтому их перерабатывают методами компрессионного (прямого) и литьевого прессования. При этом строго следят за Т-режимами и применяют конструкции пресс-форм, обеспечивающие высокую равномерность прогрева, т.к.(т) выражена резко, а высокая Т прессов граничит с областью термической деструкции фенилона. Переработка ароматических ПА в пленки и волокна производится их формованием из концентрированных растворов в полярных апротонных растворителях амидного типа и в конц.H₂SO₄. Пленки получают методом полива прядильного раствора на бесконечную ленту поливочной машины или металлический барабан и высушивают при 200С. Волокна формуют по мокрому или сухому способу из 10-20 %-ных прядильных растворов. По мокрому способу раствор из фильеры попадает в осадительную ванну, состоящую из того же растворителя, в котором готовился прядильный раствор, но разбавленного водой. Процесс идет при Т близкой к комнатной. После формования волокно промывается и сушится.

68 Полиамид : сырьё, полимеризация. Производство капролона.

Сырье для производства полиамида

Исходными продуктами для получения ПА являются лактамы и аминокислоты, а также диамины и дикарбоновые кислоты.

-Капролактам легко растворяется в воде и в большинстве органических раство­рителей. При гидролизе образуется -аминокапроновая кислота.

-Додекалактам (лауриллактам) хорошо растворяется в спирте, бензоле, ацетоне, плохо — в воде. Полимеризуется он хуже, чем капролактам.

-Аминоэнантовая кислота (7-аминогептановая кислота)NH₂(CH₂)₆COOH растворяется и воде и нерастворима в спирте, ацето­не и других органических растворителях.

Производство и свойства поликапроамда (капрон, найлон 6)

Поликапроамнд (П-6, найлон 6) в промышленности получают главным образом гидролитической полимеризацией капролактама, протекающей под действием воды и кислот, которые вызывают гидролиз лактамного цикла:

Наиболее медленной стадией является реакция гидролиза, лимитирующая ско­рость образования полимера. Поэтому на производстве специально добавляют в ре­акционную смесь аминокапроновую кислоту или соль АГ, приготовленную из адипнновой кислоты и гексаметилендиамина, являющихся катализаторами этой реакции. Процесс проводят по периодической (в автоклавах под давлением) или непрерывной (в реакторах колонного типа при атмосферном давлении) схеме.

Технологический процесс производства поликапроамида непрерывным методом состоит из следующих стадий: подготовка сырья, полимеризация капролактама, ох­лаждение, измельчение, промывка и сушка полиамида (рис. 27.1).

Поликапроамид получают из капролактама в расплаве в присутствии водного, раствора соли АГ. Подготовка сырья заключается в плавлении капролактама и приго­товлении 50%-ного водного раствора соли АГ. Капролактам с помощью шнекового питателя подают в плавитель 1 и нагревают до 90—95 °С. Шнековый питатель работа­ет автоматически в зависимости от уровня жидкого капролактама в плавителе. Кап­ролактам непрерывно поступает через фильтр 2 в реактор колонного типа З. В него же непрерывно подается раствор соли АГ.

Реактор представляет собой вертикальную трубу (или колонну) диаметром, на­пример, 250 мм и высотой 6000 мм, снабженную рубашкой для обогрева. Внутри колонны расположены горизонтальные перфорированные тарелки на расстоянии 300 мм одна от другой, которые способствуют турбулизации и перемешиванию реакционной массы при движении ее сверху вниз. Колонна заканчивается конусом и фильерой для слива полимера.

Реактор и фильера обогреваются парами высокотемпературного теплоносителя, например, динила до 270°С. В реактор подают 26-30 л/ч капролактама и 2,5-3,0 л/ч 50 %-ного раствора соли АГ.

В процессе реакции выделяется вода, пары которой, выходя из реактора, увлека­ют за собой и пары капролактама. Смесь паров поступает в теплообменники 4, в кото­рых капролактам конденсируется и стекает обратно в еактор, а вода собираетрся в сборнике 5. Конверсия мономера 88-90 %.

Рис. 27.1. Схема производства поликапроамида непрерывным методом: 1 — плавптель; 2 — фильтры; 3 — реактор; 4 — теплообменники; 5 — сборник; 6 — вращающийся барабан; 7 — резательный станок; 8 — бункер; 9 — промыватсль-экстрактор; 10 — вакуум-сушилка

Расплавленный полимер из реактора поступает под давлением в фильеру, откуда выдавливается через щель на холодную поверхность вращающегося барабана 6 (или в ванну с холодной проточной водой), где охлаждается и в виде лент поступает на измельчение в резательный станок 7. Крошку полимера собирают в бункере 8, а затем передают в промыватель-экстрактор 9, в котором она промывается горячей водой для удаления пепрореагировавшего кап-ролактама. Высушивают крошку в вакуум-сушилке 10 при температуре не выше 125-130 °С до содержания влаги 0,1%.

В поликапроамиде, выгружаемом из реактора 3, содержится до 10-12 % непрореагировавшего капролактама и низкомолекулярных полимеров. Они снижают физи­ко-механические свойства полиамида, и поэтому их удаляют экстракцией горячей водой.