尼龙66合成工艺学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,尼龙66生产工艺,1,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,的工艺流程,六 尼龙,66,应用,2,一.尼龙66简介,中文别名：锦纶,66,短纤维；尼龙-,66,；尼龙,66,树脂；聚酰胺,-66,；聚己二酰己二胺；锦纶,-66,。,尼龙,66,疲劳强度和钢性较高，耐热性较好，摩擦系数低，耐磨性好，但吸湿性大，尺寸稳定性不够。通常应用于中等载荷，使用温度,100-120,度无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件。尼龙,66,为聚己二酰己二胺，工业简称,PA66,。常制成圆柱状粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般为,1.5,万,2,万。各种聚酰胺的共同特点是耐燃，抗张强度高（达,104,千帕），耐磨，电绝缘性好。,3,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,的工艺流程,六 尼龙,66,应用,4,二.尼龙66发展史及现状,1930年，卡罗瑟斯用乙二醇和癸二酸缩合制取聚酯,1935年初，卡罗瑟斯用戊二胺和癸二酸合成聚酰胺（即聚酰胺510），还不适宜于商品生产。,紧接着，卡罗瑟斯又选择了己二胺和己二酸进行缩聚反应，终于在1935年2月28 日合成出聚酰胺66。,5,1938年7月，首次生产出聚酰胺纤维同月用聚酰胺66作牙刷毛的牙刷开始投放市场。,10月27日，杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维正式诞生了，并将聚酰胺66这种合成纤维命名为尼龙（nylon）。,1939年10月24日，杜邦在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购，混乱的局面迫使治安机关出动警察来维持秩序。,6,第二次世界大战爆发直到1945年:尼龙工业被转向军工产品。,最初十年间产量增加25倍，1964年占合成纤维的一半以上。,至今聚酰胺纤维的产量虽说总产量已不如聚酯纤维多，但仍是三大合成纤维之一。,7,三.尼龙66生产现状,8,9,10,2002年2007年,我国尼龙产量的年均增长,率达到13.3%,尼龙66盐表观消费量年均增,长率为6.8%。2006年尼龙66切片表观消费,量达到24万t,其中进口约12万t。2007年进口,约20万t。,11,在今后一段时期,尼龙66的市场需求则和其,产能呈现出快速发展的良好势头。我国是一,个人口大国,随着生活水平的不断提高,合成,纤维的需求量将不断增加。,12,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,的工艺流程,六 尼龙,66,应用,13,三.尼龙,66,反应原理,从上述反应式可以看出，随着生成水的脱出，同时生成酰胺键，形成了线型高分子。,反应特点,:,体系内水的扩散速度决定反应速度。如何在短时间内高效率地把水排出体系外，并得到生成物，是尼龙66制备工艺的关键所在。在尼龙66的缩聚反应生成的聚合物中，低分子化合物不多，约在1%以下，所以，一般不需要萃取。,尼龙,66,是由己二胺和己二酸进行缩聚制得的。在工业生产中，为了保证己二胺和己二酸等物质的量比进行缩聚反应，一般制成尼龙,66,盐后再进行缩聚反应。,反应式如下,:,14,含水比率，,H,2,Omol/mol,H,kJ/mol,1.00,9.54,3.05,22.3,6.23,26.1,尼龙,66,盐水溶液缩聚时的反应热,15,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,的工艺流程,六 尼龙,66,应用,16,四.尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,（,1,）,aAa+bBb a(AB),n,b,型反应中，若要获得高分子量产物，反应是两种单体必须是等摩尔量的。若利用己二酸和己二胺生成的尼龙,-66,盐作为缩聚的原料，则可满足此要求。,（,2,）,工业生产条件下，尼龙,-66,盐先在,加压,的水溶液中反应，可防止己二胺挥发而损失，不影响但体量等摩尔比。待缩聚进行了一段时间生成酰胺键的齐聚物后，再行升温及真空脱水进行后缩聚，已获得高分子量产物。,现今尼龙,-66,的生产，皆采用尼龙,-66,盐在水溶液中进行缩聚的工艺路线，原因有如下两个：,17,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,工艺流程,六 尼龙,66,应用,18,五.尼龙,66,工艺流程,间歇缩聚法,工艺成熟,设备简单,可小批量生产,反应时间,46,小时,连续缩聚法,操作简单,产品质量好,成本较低,反应时间,2,小时左右,目前工业生产的方法有,间歇缩聚法,和,连续缩聚法,两种。,两者特点如下：,19,（1）连续缩聚生产工艺,反应温度,:,尼龙,66,盐的缩聚反应实际是在熔融状态下进行,因此反应的初始温度至少比尼龙,66,盐的熔点高,10,宜控制在,214,左右,反应过程中为了提高分子活化能,加快反应速度,温度逐渐升高到后期的,280,左右,即高于聚合物熔点,15,左右。,b.,反应压力,:,单体己二胺的沸点较低,(196),为防止己二胺的挥发,反应初期压力选择,1.7,2,MPa,左右。随着反应的进行,单体初步缩聚成预聚体后,除去反应体系中的水,进一步提高聚合物的相对分子质量。所以反应中后期降至常压乃至负压进行缩聚。,20,连续缩聚工艺流程图,21,连续聚合工艺是先将盐储槽内质量分数为,50%的,尼龙66盐液,分批送入计量槽,并在计量槽中根据生,产的产品情况加入不同的添加剂,经过搅拌混合的尼,龙66盐液靠自重分批流入第二中间槽,再由盐供给,泵通过盐过滤器、盐预热器连续地供给浓缩槽,通,过蛇管间接加热,除去部分水分,把盐液质量分数提,高到70%,。反应器供给泵将浓缩后的盐液送出,经第,一、第二盐预热器进入反应器,在1.72MPa的压力,下,初步缩聚出反应器的预聚物,用输送泵连续送至闪,蒸器,在闪蒸器内物料的压力逐步降至常压,以使聚,合物中水分迅速分离出来。,22,根据不同产品的需要,可在闪蒸器供给泵与闪蒸,器之间的物料管中,用注入泵将二氧化钛悬浮液分,散到预聚物中。出闪蒸器的预聚物靠自重连续进入,前聚合器中,在常压下,残存的水分进一步被分离,从而使聚合物的相对粘度提高。出前聚合器的聚合,物,用供给泵送到后聚合器,聚合物中残存的水分,和进一步缩聚生成的水分,在真空条件下被除去,从而使聚合物的粘度和相对分子质量被调整到产品,所需要的范围内,而后直接纺丝或做成切片。,23,间歇缩聚的主要设备是,高压釜,。,（2）间歇聚合工艺流程,24,通常把,尼龙,66,盐配成,50%,60%,的,水溶液,，,浓度高，反应速度快，但浓度太高在输送或贮存过程中会结晶。把配好,66,盐水溶液加人反应釜，同时，还要加人分子量调节剂,(,一般为乙酸，也可为己二酸,),，用量根据所需尼龙,66,分子量大小而定。,釜内温度,一般控制在,230,左右,，,压力,1.7,1.8MPa,保压,时间,2h,左右进行,预缩聚,使生成低分子量的聚合体。保压时间不能太长，否则，会出现脱羟现象。,然后，逐步泄压，,排出水蒸气,，随着水分不断排出，温度逐步提高、压力逐步下降，从,1.8 MPa,下降到一定压力时，抽真空使压力达到,0.1MPa,左右，保持,45min,，,温,度控制在,280,以下,，,防止热降解,，排出水分进行最后,缩聚,。,缩聚反应完成后，将物料压出、铸带、切粒、干燥，得到尼龙,66,树脂。,25,目录,一 尼龙,66,简介,二 尼龙,66,发展史及现状,三 尼龙,66,反应原理,四 尼龙,66,盐水溶液缩聚工艺路线的选择,五 尼龙,66,的工艺流程,六 尼龙,66,应用,26,六 尼龙,66,的应用,尼龙66主要用于,汽车、机械工业、电子电器、精密仪器,等领域。从最终用途看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，电子电器占第二位。,88%,:,注射,12%,:,挤出、吹塑等,27,1,.,汽车工业,由于尼龙,66,优良的,耐热性、耐化学药品性、强度大和加工方便,等，因而在汽车工业得到了大量应用，目前几乎已能用于汽车的所有部位，如,发动机部位，电器部位和车体部位。,28,2.,电子电器工业,PA66,可生产,电子电器绝缘件、精密电子仪器部件、电工照明器具和电子电器的零部件等,，可用于制作电饭锅、电动吸尘器、高频电子食品加热器等。,PA66,具有优良的,耐焊锡性，,广泛用作,接线盒、开关和电阻器等的生产。,阻燃级,PA66,可用于,彩电导线夹、固定夹和聚焦旋钮,。,29,3.,机械设备,列车客车的门把手、货车的制动器接合盘等可用,PA66,制作。其它如绝缘垫圈、挡板座、船舶上的涡轮、螺旋桨轴、螺旋推进器、滑动轴承等也可以用,PA66,制作。,高抗冲击性,尼龙,66,还可制作管钳、塑料模具、无线电控制车身等。未增强级尼龙,66,通常用于制造低蠕变、无腐蚀的螺母、螺栓、螺钉、喷嘴等；,增强级,尼龙,66,用于生产链条、传送带、扇叶、齿轮、叶轮和脚手架固定脚扣等。,30,4.,其他行业,利用,PA66,耐蠕变特性,和,耐溶剂性,，可以制造一系列的日用品，如以非增韧的尼龙,66,注塑成的气体打火机和气雾剂喷嘴、太阳镜片、梳子、纽扣等。,增韧,的尼龙,66,用于制造冰鞋、滑雪板零件、网球拍线套、帆板连接器等耐寒耐磨产品。,玻纤增强增韧,尼龙,66,用于自行车轮、刀柄和枪托的生产中。,在家具行业中，也经常采用尼龙,66,制造的连接件、装饰品、抽屉滑轮、滑轨等。,在建筑业，,PA66,用于制作自动扶梯栏杆、自动门横栏、窗框架、门滑轮等等。,在包装业，,PA66,可以用于制作膜和多层膜、烘烤食品的容器等。,PA66,薄膜,氧气透过率小,，具有防止内装物氧化变质的功能，而且,耐油性、耐低温冲击性优良,，可用于肉、火腿、虾等食品的包装，市场发展前景看好。,31,32,