Способ получения полиамида

Способ получения полиамида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения полиамида, успешно используемого для таких практических применений, как получаемые формованием материалы, бутылки, листы, пленки и волокна. Конкретнее, настоящее изобретение относится к получению полиамида периодическим способом, включающему прямую полимеризацию в расплаве диаминового компонента, содержащего 70 или более мол.% пара-ксилилендиамина, с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом, содержащим 70 или более мол.% алифатической С6-С18 дикарбоновой кислоты, в отсутствии растворителя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один общеизвестный и широкоизвестный пример способа получения полиамида поликонденсацией представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом включает в себя получение водного раствора найлоновой соли из представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента и диаминового компонента и проведение последующей полимеризации данной найлоновой соли в расплаве в условиях повышенного давления.

Другой раскрытый пример такого способа включает в себя прямую полимеризацию в расплаве представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом в отсутствии растворителя без получения водного раствора найлоновой соли (см. патентный документ 1). При данном способе диаминовый компонент добавляют, в то время как температура образующегося полимера повышается до температуры плавления полимера или выше. Таким образом, этот способ является выгодным с экономической точки зрения, поскольку отсутствует необходимость удаления воды (воды водного раствора найлоновой соли) или растворителя посредством дистилляции.

С производственной точки зрения при таком способе получения благоприятно, когда температура кипения диаминового компонента является равной или превышает температуру плавления образующегося полиамида. Если температура кипения диаминового компонента ниже температуры плавления полиамида, поликонденсация протекает неэффективно вследствие испарения добавленного диамина. Температура кипения ксилилендиамина, составляющая примерно 274°С, является более высокой по отношению к температурам кипения других диаминов, традиционно применяемых для получения полиамидов. Например, температура кипения гексаметилендиамина составляет от 199 до 205°С. Поэтому способ получения, включающий в себя прямую полимеризацию в расплаве представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом в отсутствии растворителя, является преимущественным, если используют ксилилендиамин.

С другой стороны при способе получения, заключающемся в проведении прямой полимеризации в расплаве представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом в отсутствии растворителя, представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент и диаминовый компонент легко рассеиваются в газовой фазе в виде мономерных компонентов, что приводит к образованию найлоновой соли и олигомеров в секции газовой фазы и других секциях реактора. Как правило, получившиеся таким способом найлоновая соль и олигомеры растворяются в воде, которая выделяется в результате поликонденсации представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом, в результате чего эта соль и олигомеры возвращаются в реакционную смесь. Таким образом, не возникает серьезной проблемы в отношении качества продукта и способа получения.

Однако если содержание пара-ксилилендиамина в диаминовом компоненте составляет 50 или более мол.%, наблюдают постепенное образование отложений в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором, и в секции газовой фазы реакционного сосуда. Поскольку содержание пара-ксилилендиамина повышается, растворимость в воде соли, образованной диаминовым компонентом и представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом, уменьшается. Это явление более существенно в том случае, когда содержание пара-ксилилендиамина в диаминовом компоненте составляет 70 или более мол.%. Поскольку соль, образованная диаминовым мономером и представляющим собой дикарбоновую кислоту мономером, обладает плохой растворимостью в воде, выделяющейся в результате поликонденсации, эту соль нельзя смыть, и она отлагается в газовой секции реакционного резервуара и в газовой трубке.

В особенности, тенденция к образованию подобных отложений по приведенным ниже причинам проявляется в секции газовой фазы реакционного резервуара, которую ниже по тексту можно называть «секция газовой фазы реакционного резервуара», и в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором. А именно, температура этих элементов конструкции ниже, чем других элементов, а вещество отложений обладает плохой растворимостью в воде при высокой температуре, что приводит к дальнейшему образованию отложений на отложениях, в результате чего формируются отложения значительной массы. В дополнение к этому при нагревании отложений степень полимеризации может увеличиваться или может происходить гелеобразование.

Отложения в предположении блочной формы могут отслаиваться от вышеупомянутых элементов конструкции в ходе получения полиамида и включаться в виде твердых частиц в продукт, тем самым ухудшая качество продукта. Подобные твердые частицы вызывают такие проблемы, как закупорку отверстий головки экструдера во время выведения полиамида из реакционного аппарата и прерывание формирования тяжей, тем самым нарушая стабильность операции гранулирования. Поэтому периодически необходимо открывать реакционный аппарат и вручную удалять твердые частицы или смывать их с помощью растворителя или ему подобного.

В то же время раскрыт способ синтеза полиамида, с помощью какового способа достигают улучшенной производительности, подавляя образование отложений в блочной форме (см. патентный документ 2). В раскрытом способе образование отложений твердых частиц в смесительном аппарате подавляют с помощью характерного дизайна перемешивающих лопастей. Однако в этом патентном документе не раскрыты эффекты подавления образования отложений найлоновой соли и олигомеров в секции газовой фазы реакционного резервуара и в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором.

В другом документе раскрыто, что при способе получения полиамида, который включает в себя использование диаминового компонента с содержанием ксилилендиамина 70 или более мол.%, причем ксилилендиамин содержит 20 или более мол.% пара-ксилилендиамина, и 70 или более мол.% адипиновой кислоты, образование отложений полимера в реакционном резервуаре подавляют непосредственным добавлением по каплям диаминового компонента к представляющему собой дикарбоновую кислоту компоненту при повышенном манометрическом давлении, находящемся в диапазоне от 0,1 до 0,4 МПа (см. патентный документ 3). В патентном документе 3 раскрыт эффект подавления образования отложений, когда полиамид обладает вышеупомянутым составом, в вышеуказанных барометрических условиях. Однако полиамидная смола, которая может образовывать соль, обладающую плохой растворимостью в воде, например, полиамидная смола, содержащая диаминовый компонент с содержанием пара-ксилилендиамина 70 или более мол.% и представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент, с легкостью вызывает образование отложений. В этом случае удовлетворительного эффекта подавления образования отложений невозможно достичь даже в том случае, когда такой полиамид синтезируют в условиях повышенного давления.

При вышеупомянутых обстоятельствах, когда полиамид получают прямой полимеризацией в расплаве представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом в отсутствии растворителя, используя диаминовый компонент с содержанием пара-ксилилендиамина 70 или более мол.%, существует потребность в способе, с помощью которого можно повысить производительность, подавляя образование отложений твердых частиц в газовой секции реакционного резервуара и в газовой трубке, и с помощью которого можно подавить образование отложений твердых частиц в секции газовой фазы реакционного резервуара и в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором, для уменьшения включения в продукт нерасплавленных твердых частиц из отложений.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Патентные документы

Патентный документ 1: выложенная японская патентная заявка Japanese Patent Application Laid-Open (kokai) No. 1982-200420.

Патентный документ 2: выложенная японская патентная заявка Japanese Patent Application Laid-Open (kokai) No. 2010-7056.

Патентный документ 3: выложенная японская патентная заявка Japanese Patent Application Laid-Open (kokai) No. 2010-7055.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачи, которое должно решить данное изобретение

Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении периодического способа получения полиамида, включающего прямую полимеризацию в расплаве диаминового компонента с содержанием пара-ксилилендиамина 70 или более мол.% с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом в отсутствии растворителя, в котором образование отложений твердых частиц в газовой секции реакционного резервуара и в газовой трубке подавлено, а включение в продукт нерасплавленных твердых частиц из отложений снижено.

СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ДАННЫХ ЗАДАЧ

Для достижения вышеуказанной цели изобретатели настоящего изобретения провели обширные исследования и обнаружили, что при использовании перемешивающих лопастей специальной формы в ходе синтеза полиамида при определенных условиях можно уменьшить образование отложений твердых частиц в секции газовой фазы реакционного резервуара, в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором, и в других элементах конструкции, а также включение нерасплавленного вещества в продукт. Настоящее изобретение реализуют, исходя из этого результата.

Соответственно, настоящее изобретение направлено на разработку способа получения полиамида, который включает прямую полимеризацию в расплаве диаминового компонента, содержащего 70 или более мол.% пара-ксилилендиамина, с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом, содержащим 70 или более мол.% С6-С18 алифатической дикарбоновой кислоты, в отсутствии растворителя в реакторе периодического действия, оснащенном перемешивающей лопастью, причем данный способ отличается тем, что

(1) взаимодействие диаминового компонента с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом осуществляют при давлении от 0,2 до 0,5 МПа (абсолютное давление),

(2) в ходе реакции температуру секции газовой фазы реакционного резервуара реактора поддерживают равной 200°С и выше,

(3) перемешивание содержимого реакционного резервуара от начала введения диаминового компонента до завершения введения и до начала падения давления осуществляют, так чтобы характеризующее перемешивание число Фруда (Froude), выражаемое как Fr=(N/60)² × d/g (N - скорость перемешивания [об/мин], d - диаметр перемешивающей лопасти [м], а g - гравитационное ускорение [м/с²]), составляло от 0,0002 до 0,15, и

(4) используют перемешивающую лопасть, у которой отсутствует структурная основная часть в горизонтальном направлении или которая обладает структурной основной частью в горизонтальном направлении, где основная часть в ходе перемешивания не контактирует с границей раздела между реакционной смесью и секцией газовой фазы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением образование отложений полимеров, найлоновой соли и олигомеров в секции газовой фазы реакционного резервуара, в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором, и в других элементах конструкции можно подавить, в результате чего можно снизить частоту периодически выполняемого промывания, что улучшает производительность. В дополнение можно надежно реализовать операцию гранулирования и можно уменьшить включение нерасплавленного вещества в продукт, тем самым получая полиамид неизменно высокого качества.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематичное изображение реактора, оснащенного спирально-полосчатыми лопастями, расширяющимися в вертикальном направлении и использованными в примерах и в сравнительных примерах.

Фиг. 2 - схематичное изображение реактора, оснащенного перемешивающими лопастями, состоящими из якореобразной лопасти и лопатообразной лопасти и использованными в примерах и в сравнительных примерах.

СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Отличительной чертой способа получения полиамида по настоящему изобретению является то, что данный способ включает в себя прямую полимеризацию в расплаве диаминового компонента, содержащего 70 или более мол.% пара-ксилилендиамина, с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом, содержащим 70 или более мол.% С6-С18 алифатической дикарбоновой кислоты, в отсутствии растворителя в реакторе периодического действия, оснащенном перемешивающей лопастью, причем данный способ отличается тем, что

(1) взаимодействие диаминового компонента с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом осуществляют при давлении от 0,2 до 0,5 МПа (абсолютное давление),

(2) в ходе реакции температуру секции газовой фазы реакционного резервуара реактора поддерживают равной 200°С и выше,

(3) перемешивание содержимого реакционного резервуара от начала введения диаминового компонента до завершения введения и до начала падения давления осуществляют, так чтобы характеризующее перемешивание число Фруда (Froude), выражаемое как Fr = (N/60)² × d/g (N - скорость перемешивания [об/мин], d - диаметр перемешивающего ножа [м], а g - гравитационное ускорение [м/с²]), составляло от 0,0002 до 0,15, и

(4) используют перемешивающую лопасть, у которой отсутствует структурная основная часть в горизонтальном направлении или которая обладает структурной основной частью в горизонтальном направлении, где основная часть в ходе перемешивания не контактирует с границей раздела между реакционной смесью и секцией газовой фазы.

ДИАМИНОВЫЙ КОМПОНЕНТ

Диаминовый компонент содержит пара-ксилилендиамин в количестве 70 или более мол.%, предпочтительно 80 или более мол.%, желательнее 90 или более мол.% (включая 100 мол.%). В том случае, когда содержание пара-ксилилендиамина удовлетворяет этим условиям, можно в значительной степени достичь результата настоящего изобретения.

Помимо пара-ксилилендиамина примеры диаминового компонента, который можно использовать в данном изобретении, охватывают один или несколько широкоизвестных диаминов, выбираемых из числа алифатических диаминов, таких как триметилендиамин, тетраметилендиамин, пентаметилендиамин, гексаметилендиамин, 1,7-диаминогептан, 1,8-диаминооктан, 1,9-диаминононан, 1,10-диаминодекан, ароматические диамины, такие как пара-фенилендиамин, орто-фенилендиамин, мета-фенилендиамин и мета-ксилилендиамин, а также алициклические диамины, такие как 1,2-бис(аминометил)циклогексан, 1,3-бис(аминометил)циклогексан и 1,4-бис(аминометил)циклогексан. С точки зрения теплостойкости и механических свойств полиамида предпочтительно, когда диаминовый компонент из их числа включает пара-ксилилендиамин и мета-ксилилендиамин. В этом случае желательно, чтобы отношение количества мета-ксилилендиамина к общему количеству пара-ксилилендиамина и мета-ксилилендиамина составляло 30 или менее мол.%, предпочтительнее 20 или менее мол.%, еще желательнее 10 или менее мол.%.

ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЙ СОБОЙ ДИКАРБОНОВУЮ КИСЛОТУ КОМПОНЕНТ

Представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент, используемый в данном изобретении, является С6-С18 алифатической дикарбоновой кислотой и предпочтительно, когда он включает одну или несколько С6-С18 алифатических дикарбоновых кислот с неразветвленной цепью в количестве 70 или более мол.%, желательнее 80 или более мол.%, еще предпочтительнее 90 или более мол.% (включая 100 мол.%). Примеры С6-С18 алифатических дикарбоновых кислот с неразветвленной цепью охватывают α,ω-неразветвленные алифатические дикарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, ацелаиновая кислота, себациновая кислота, ундекандикарбоновая кислота и додекандикарбоновая кислота. Среди них одна или несколько алифатических дикарбоновых кислот, выбираемых из числа адипиновой кислоты, ацелаиновой кислоты, себациновой кислоты, ундекандикарбоновой кислоты и додекандикарбоновой кислоты, являются предпочтительными. Кроме того, одна или несколько алифатических дикарбоновых кислот, выбираемых из числа адипиновой кислоты, ацелаиновой кислоты и себациновой кислоты являются более желательными, причем себациновая кислота является еще более предпочтительной. Алифатическая дикарбоновая кислота, используемая в настоящем изобретении, содержит от 6 до 18 атомов углерода. С точки зрения баланса способности поглощать воду и теплостойкости полиамида желательно, чтобы алифатическая дикарбоновая кислота содержала от 8 до 14 атомов углерода, предпочтительнее от 9 до 12 атомов углерода.

Помимо С6-С18 алифатической дикарбоновой кислоты примеры дикарбоновой кислоты, которую можно использовать в данном изобретении, охватывают одну или несколько дикарбоновых кислот, выбираемых из числа С≤5 α,ω-неразветвленных алифатических дикарбоновых кислот, таких как сукциновая кислота и глутаровая кислота, ароматические дикарбоновые кислоты, такие как терефталевая кислота, изофталевая кислота, 2,6-нафталиндикарбоновая кислота и 4,4-бифенилдикарбоновая кислота, а также алициклические дикарбоновые кислоты, такие как 1,4-циклогександикарбоновая кислота, 1,3-циклогександикарбоновая кислота, декалиндикарбоновая кислота и тетралиндикарбоновая кислота.

Не предполагают никаких особенных ограничений на образующий полиамид компонент, отличный от диаминового компонента и представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента, и примеры таковых охватывают лактамы, такие как капролактам, валеролактам, лауролактам и ундеклактам, а также аминокарбоновые кислоты, такие как 1,1-аминоундекановая кислота и 1,2-аминододекановая кислота.

ФОСФОРОСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ

В рамках настоящего изобретения в систему, используемую для получения полиамида, для подавления окрашивания содержимого в ходе полимеризации в расплаве можно вводить фосфорсодержащее соединение. Примеры фосфорсодержащих соединений охватывают ортофосфорную кислоту, фосфорную кислоту, гипофосфорную кислоту, а также их соли или сложные эфиры. Примеры являющейся фосфатом соли охватывают фосфат калия, фосфат натрия, фосфат кальция, фосфат магния, фосфат марганца, фосфат никеля и фосфат кобальта. Примеры сложного эфира фосфорной кислоты охватывают метилфосфат, этилфосфат, изопропилфосфат, бутилфосфат, гексилфосфат, изодецилфосфат, децилфосфат, стеарилфосфат и фенилфосфат. Примеры являющейся фосфитом соли охватывают фосфит калия, фосфит натрия, фосфит кальция, фосфит магния, фосфит марганца, фосфит никеля и фосфит кобальта. Примеры сложного эфира фосфористой кислоты охватывают метилфосфит, этилфосфит, изопропилфосфит, бутилфосфит, гексилфосфит, изодецилфосфит, децилфосфит, стеарилфосфит и фенилфосфит. Примеры являющейся гипофосфитом соли охватывают гипофосфит калия, гипофосфит натрия, гипофосфит кальция, гипофосфит магния, гипофосфит марганца, гипофосфит никеля и гипофосфит кобальта. Эти фосфорсодержащие соединения можно использовать по отдельности или как комбинацию двух или нескольких соединений.

В рамках настоящего изобретения не предполагают никаких особенных ограничений на способ введения фосфорсодержащего соединения. Например, фосфорсодержащее соединение можно вводить в диаминовый компонент или в представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент, из которых получают полиамид, или в полимеризационную систему.

РЕАКТОР ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Реактор периодического действия, применяемый в настоящем изобретении, обладает конструкцией, подходящей для устойчивого к давлению реактора, оснащенного перемешивающим устройством, таким как перемешивающие лопасти. Также предпочтительно, когда реактор периодического действия согласно настоящему изобретению обладает дефлегматором, с помощью которого можно контролировать температуру теплопроводящей поверхности, для подавления испарения диаминового компонента и представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента. В дополнение к вышеупомянутому перемешивающему устройству и дефлегматору желательно, чтобы реактор периодического действия по настоящему изобретению был оснащен устройством для нагревания реакционного резервуара, термометром для измерения температуры в секции газовой фазы, общим холодильником, нагревателем для нагревания секции газовой фазы реакционного резервуара, трубкой для диамина, трубкой для газообразного азота, а также другими устройствами.

На Фиг. 1 и 2 схематично изображены реакторы периодического действия, применяемые в примерах по настоящему изобретению. Изображенный на Фиг. 1 реактор периодического действия содержит корпус 7 реакционного резервуара, обеспечивающий вращение ведущий элемент 1, торсионный вал 2, уплотнитель перемешивающего элемента 3, горизонтальный цилиндрический элемент 4, вертикальный цилиндрический элемент 6, спирально-полосчатые лопасти 8, верхнюю плиту 9, дефлегматор 10, общий холодильник 11, а также трубку для газообразного азота 14. Перемешивающие лопасти, входящие в состав показанного на Фиг. 1 реактора периодического действия, представляют собой винтообразные полосчатые лопасти 8, которые являются спирально-полосчатыми лопастями, расширяющимися в вертикальном направлении и не обладающими структурой в горизонтальном направлении. Изображенный на Фиг. 2 реактор периодического действия содержит корпус 7 реакционного резервуара, обеспечивающий вращение ведущий элемент 1, торсионный вал 2, уплотнитель перемешивающего элемента 3, вертикальный цилиндрический элемент 6, верхнюю плиту 9, якореобразную лопасть 12, лопатообразную лопасть 13, дефлегматор 10, общий холодильник 11, а также трубку для газообразного азота 14. Перемешивающие лопасти, входящие в состав показанного на Фиг. 2 реактора периодического действия, представляют собой якореобразную лопасть 12 и лопатообразную лопасть 13. Несмотря на то что лопатообразная лопасть 13 представляет собой структурную основную часть, обладающую горизонтальной структурой, структурная основная часть в ходе перемешивания не соприкасается с границей раздела между реакционной смесью и секцией газовой фазы.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДА

В конкретном варианте способа получения полиамида по настоящему изобретению представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент и диаминовый компонент последовательно вводят в реактор периодического действия для дальнейшей их полимеризации.

Конкретно, при смешении представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента с диаминовым компонентом представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент в расплавленном состоянии перемешивают в реакционном резервуаре, а диаминовый компонент непрерывно или время от времени добавляют к представляющему собой дикарбоновую кислоту компоненту. В ходе добавления температура реакционной смеси постепенно повышается, и достигнутую температуру поддерживают. Не предполагают никаких особенных ограничений на время, за которое добавляют диаминовый компонент. Когда скорость добавления является избыточно высокой, скорость повышения температуры реакционной системы может уменьшаться из-за плохих тепловых характеристик. Время добавления нельзя безоговорочно определить и оно зависит от таких факторов, как емкость реактора и теплоемкость нагревателя. Однако время реакции, как правило, составляет от 30 минут до 5 часов, предпочтительно от 30 минут до 4 часов.

Скорость повышения температуры реакционной смеси представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента и диаминового компонента зависит от таких факторов, как теплота амидирования, скрытая теплота испарения конденсационной воды, а также количество подаваемого тепла. Таким образом, скорость повышения температуры диаминового компонента изменяют соответственно. Предпочтительно, когда температура реакционной смеси по окончании добавления диаминового компонента представляет собой температуру плавления полиамида или выше, при которой реакционная смесь находится в расплавленном состоянии, и ниже чем (температура плавления +35°С), желательнее ниже чем (температура плавления +15°С), еще предпочтительнее ниже чем (температура плавления +5°С).

В рамках настоящего изобретения термин «температура плавления» относится к температуре относящегося к теплоте плавления кристаллов полимера эндотермического пика, которую измеряют с помощью дифференциального сканирующего калориметра (DSC). Температуру плавления реакционной системы можно соответствующим образом оценить с помощью DSC или ему подобного.

Конденсационную воду, которая выделяется в ходе реакции, удаляют из реакционной системы, используя дефлегматор и общий холодильник. Предпочтительно, когда диаминовый компонент, испаренный с конденсационной водой, и удаленный из реакционной системы, дикарбоновую кислоту, удаленную испарением, и другие компоненты отделяют от водяного пара с помощью дефлегматора и возвращают в реакционный резервуар.

В соответствии с настоящим изобретением давление в реакции подбирают так, чтобы оно составляло 0,2 или более МПа (абсолютное давление), а температуру секции газовой фазы реакционного резервуара поддерживают высокой. В том случае, когда температуру секции газовой фазы реакционного резервуара поддерживают постоянной, мольная доля диаминового компонента и мольная доля представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента при повышении давления в реакции в секции газовой фазы уменьшаются, что приводит тем самым к подавлению испарения диаминового компонента и представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента. Таким образом, образование отложений найлоновой соли или олигомеров в секции газовой фазы реакционного резервуара и на других элементах конструкции снижается. Найлоновая соль и олигомеры, отложившиеся в секции газовой фазы реакционного резервуара и на других элементах конструкции, отмывают обратным потоком конденсационной воды, выделяемой в ходе реакции диаминового компонента c представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом.

Однако в случае найлоновой соли, образованной пара-ксилилендиамином и себациновой кислотой, каковая соль обладает плохой растворимостью в воде, возникает трудность с отмыванием отложений найлоновой соли и олигомеров, если использовать только обратный поток конденсационной воды. Посредством поддержания высокой температуры в секции газовой фазы реакционного резервуара мольная доля диаминового компонента в газовой фазе увеличивается. Найлоновую соль и олигомеры, которые не растворяются в воде при высокой температуре, можно растворить в стекающей обратно с дефлегматора жидкости, содержащей диаминовый компонент в количестве, которое превышает определенное содержание. В особенности в том случае, когда стекающая обратно с дефлегматора жидкость находится в секции газовой фазы реакционного резервуара при температуре 200°С или выше, отложившаяся соль и олигомеры легко растворяются в этой стекающей обратно с дефлегматора жидкости. Таким образом, в рамках настоящего изобретения внутреннее давление в резервуаре в ходе реакции поддерживают равным 0,2 или более МПа (абсолютное давление), а температуру секции газовой фазы реакционного резервуара поддерживают равной 200°С или выше.

Не предполагают никаких особенных ограничений на способ поддержания температуры секции газовой фазы реакционного резервуара равной 200°С или выше. Примеры такого способа охватывают присоединение нагревателя к верхней плите реактора, контролирование скорости стекания жидкости с дефлегматора посредством контроля температуры дефлегматора, а также поддержание верхней плиты в теплом состоянии для предотвращения диссипации тепла от верхней плиты реактора.

Способ поддержания температуры секции газовой фазы реакционного резервуара равной 200°С или выше можно оптимизировать и выбрать подходящим образом, принимая во внимание размер и конструкцию реакционного резервуара.

После того как дикарбоновую кислоту загрузили в реакционный резервуар, испарение дикарбоновой кислоты подавляют, и согласно этому внутреннее давление в реакционном резервуаре повышают до 0,2 или более МПа (абсолютное давление). Однако если внутреннее давление в реакционном резервуаре превышает 0,5 МПа (абсолютное давление), мольная доля диаминового компонента в газовой фазе после начала введения по каплям этого диаминового компонента уменьшается. В этом случае невозможно полностью достичь эффекта растворения найлоновой соли и олигомеров в диаминовом паре. Кроме того, если температура секции газовой фазы реакционного резервуара ниже 200°С, мольная доля диаминового компонента в газовой фазе уменьшается, и эффекта растворения найлоновой соли и олигомеров в диаминовом паре невозможно полностью достичь. С вышеуказанных точек зрения в настоящем изобретении давление в ходе реакции составляет от 0,2 до 0,5 МПа (абсолютное давление), предпочтительно от 0,2 до 0,40 МПа (абсолютное давление), а температура секции газовой фазы реакционного резервуара в ходе реакции составляет 200°С или выше, желательно от 200 до 300°С, предпочтительнее от 200 до 260°С.

В рамках настоящего изобретения термин «температура секции газовой фазы в реакционном резервуаре в ходе реакции» относится к температуре газа в секции газовой фазы реакционного резервуара от начала реакции диаминового компонента с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом до окончания поликонденсации.

Рассеяние представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента или диаминового компонента в газовой фазе происходит не только в виде пара, но также в виде выплесков, которые образуются в ходе столкновения структурной основной части перемешивающей лопасти с реакционной смесью. Подобно пару выплески также образуют найлоновую соль и олигомеры в секции газовой фазы реакционного резервуара. В частности, в случае лопатообразной лопасти или основы лопасти, обладающей горизонтальной структурной основной частью в той части перемешивающей лопасти, которая контактирует с поверхностью реакционной смеси, перемешивающая лопасть более часто вступает в контакт с поверхностью реакционной смеси. В результате образуется повышенное количество выплесков, тем самым найлоновая соль и олигомеры с легкостью образуют отложения в секции газовой фазы реакционного резервуара. В этой связи предпочтительно, когда в настоящем изобретении применяют перемешивающую лопасть без подобной структурной основной части в горизонтальном направлении или перемешивающую лопасть, обладающую подобной структурной основной частью в горизонтальном направлении, каковая основная часть в ходе перемешивания не контактирует с границей раздела между реакционной смесью и секцией газовой фазы. В рамках настоящего изобретения один предпочтительный пример перемешивающей лопасти представляет собой винтообразную полосчатую лопасть, которая состоит из спирально-полосчатой лопасти, которая не обладает основой лопасти. Конкретный пример подобной перемешивающей лопасти, которую можно применять в данном изобретении, представляет собой перемешивающую лопасть с формой, изображенной на Фиг. 1.

В рамках настоящего изобретения содержимое реакционного резервуара перемешивают от начала введения диаминового компонента до завершения введения и до начала падения давления, так чтобы характеризующее перемешивание число Фруда (Froude), определяемое формулой (1), составляло от 0,0002 до 0,15, предпочтительно от 0,001 до 0,13, желательнее от 0,004 до 0,11, еще предпочтительнее от 0,01 до 0,100.

Fr = (N/60)² × d/g (1).

В формуле 1 N является скоростью перемешивания [об/мин], d представляет собой диаметр перемешивающей лопасти [м], а g является гравитационным ускорением [м/с²]. В случае винтообразных полосчатых лопастей, которые показаны на Фиг. 1, диаметр d каждой перемешивающей лопасти относится к диаметру спирали. В случае перемешивающих лопастей, содержащих якореобразную лопасть и лопатообразную лопасть, которые изображены на Фиг. 2, диаметр d относится к ширине, определяемой как расстояние между двумя краями рога якореобразной лопасти.

Регулируя характеризующее перемешивание число Фруда (Froude) так, чтобы оно попадало в вышеуказанные диапазоны, вводимый диаминовый компонент можно быстро смешивать с реакционной смесью, и можно предотвратить образование выплесков с поверхности реакционной смеси, тем самым можно подавить образование отложений в секции газовой фазы реакционного резервуара. Относящееся к перемешиванию число Фруда (Froude) представляет собой отношение инерционной силы перемешивания к гравитационной силе. Когда инерционная сила увеличивается, то есть когда относящееся к перемешиванию число Фруда (Froude) чрезмерно повышается, выплески образуются в результате столкновения торсионного вала или лопастей с разбрызгивающейся реакционной смесью, если перемешивающие лопасти не обладают структурной основной частью в горизонтальном направлении. В подобном случае найлоновая соль и олигомеры образуют отложения в секции газовой фазы реакционного резервуара и в трубке, которая соединяет реакционный резервуар с дефлегматором.

В рамках настоящего изобретения для предотвращения образования выплесков из реакционной смеси вышеупомянутое характеризующее перемешивание число Фруда (Froude) (Fr) задают таким образом, чтобы он попадало в вышеуказанные диапазоны от начала введения диаминового компонента до завершения введения и до начала падения давления. Кроме того, характеризующее перемешивание число Фруда (Froude) (Fr) можно также задавать таким образом, чтобы оно попадало в вышеуказанные диапазоны от начала падения давления до начала понижения давления. До или после вышеобозначенных промежутков времени характеризующее перемешивание число Фруда (Froude) (Fr) можно регулировать до произвольной величины. Однако в ходе падения давления или понижения давления происходит бурное вспенивание из-за образования конденсационной воды, выделяющейся из реакционной системы. Таким образом, предпочтительно, когда перемешивание осуществляют так, чтобы предотвратить быстрый подъем уровня реакционной смеси. В том виде, в котором его используют в данном изобретении, термин «падение давления» относится к понижению внутреннего давления в реакционном резервуаре до атмосферного давления после взаимодействия диаминового компонента с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом при давлении от 0,2 до 0,5 МПа (абсолютное давление).

Поскольку в настоящем изобретении 70 или более мол.% диаминового компонента представляют собой пара-ксилилендиамин, предпочтительно, когда полимеризацию в расплаве диаминового компонента с представляющим собой дикарбоновую кислоту компонентом осуществляют прямой полимеризацией в расплаве, при которой этот диаминовый компонент непрерывно или периодически добавляют к расплавленному представляющему собой дикарбоновую кислоту компоненту в отсутствии растворителя. Эта методика полимеризации, при которой не тратится время для удаления растворителя, является предпочтительной. В том случае, когда представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент плавят, желательно, когда плавление осуществляют в атмосфере инертного газа, такого как азот, для предотвращения окрашивания в результате окисления. Плавление представляющего собой дикарбоновую кислоту компонента можно проводить в реакционном резервуаре. Альтернативно, представляющий собой дикарбоновую кислоту компонент плавят в специальной плавильной бане, а расплав загружают в реакционный резервуар. Для улучшения эффективности работы реакционного резервуара предпочтительно, когда применяют вышеупомянутую специальную плавильную баню.

В рамках настоящего изобретения полиамид, обладающий интерес