專利名稱：一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨綸纖維原料的制備方法，尤其是涉及一種制備聚四亞甲基醚二醇的方 法及專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
氨綸纖維的應(yīng)用廣泛，對(duì)于纖維的強(qiáng)度和耐熱性的要求提高。需求起初，實(shí)現(xiàn)這種功能 的手段只有在氨綸合成時(shí)進(jìn)行配方的調(diào)整，而目前這種辦法已經(jīng)無法滿足對(duì)于耐熱性的進(jìn)一
步要求。中國(guó)專利公開了一種使用預(yù)反應(yīng)器制備聚四亞甲基醚二醇的方法(公開號(hào)CN 101289531A)，其包括以下步驟通過將四氫呋喃和循環(huán)使用的雜多酸催化劑都加入所述反 應(yīng)器和預(yù)反應(yīng)器中來制備反應(yīng)混合物；以及以選擇性的方式將預(yù)反應(yīng)器中的反應(yīng)混合物和所 述反應(yīng)器中的反應(yīng)混合物混合，進(jìn)而使它們分為兩相，其中加入預(yù)反應(yīng)器中的四氫呋喃和循 環(huán)使用的雜多酸的量小于加入所述反應(yīng)器中的四氫呋喃和循環(huán)使用的雜多酸的量；預(yù)反應(yīng)器 中制得的聚四亞甲基醚二醇的數(shù)均分子量小于在反應(yīng)器中制得的聚四亞甲基醚二醇的數(shù)均分 子量；預(yù)反應(yīng)器中得到的聚四亞甲基醚二醇與在反應(yīng)器中得到的聚四亞甲基醚二醇混合，那 么與在反應(yīng)器中得到的聚四亞甲基醚二醇的分子量分布相比，混合后的聚四亞甲基醚二醇具 有更寬范圍的分子量分布；反應(yīng)器中的四氫呋喃的量與加入所述預(yù)反應(yīng)器中的四氫呋喃的量 的比為l: 9至3: 7;反應(yīng)器中的循環(huán)使用的雜多酸的量與加入所述預(yù)反應(yīng)器中的循環(huán)使用的 雜多酸的量的比為l: 9至3: 7。但這種方法這種方法制備出來的聚四亞甲基醚二醇由于其氫
鍵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的含量較低，而由于氫鍵形成對(duì)于氨綸的使用在高溫染色的情況下對(duì)于氨綸的大 分子結(jié)構(gòu)起了更多的保護(hù)作用，因此制造出來的纖維固體的耐熱性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法及專用設(shè)備，其主 要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的制備出來的聚四亞甲基醚二醇由于其氫鍵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的含量較低， 而由于氫鍵形成對(duì)于氨綸的使用在高溫染色的情況下對(duì)于氨綸的大分子結(jié)構(gòu)起了更多的保護(hù) 作用，因此制造出來的纖維固體的耐熱性較差等的技術(shù)問題。
關(guān)鍵的解決方案即在聚四亞甲基醚二醇分子結(jié)構(gòu)中引入羰基集團(tuán)，形成酯醚共聚物，在 這種結(jié)構(gòu)下，在氨綸的合成中形成的紡絲原液中氫鍵結(jié)構(gòu)含量提高，從而提高氨綸纖維的耐熱性。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 本發(fā)明的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于
a. 將戊二醇、芳香族羧酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混合物， 混合物中各成分的質(zhì)量百分比為戊二醇0.2 15%，對(duì)苯二甲酸O. 1 40%，其余為含水量 為1% 2%的四氫呋喃；
b. 在混合物中加入催化劑充分反應(yīng)后，反應(yīng)液出料，催化劑為固體雜多酸；
c. 將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，97 99%的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催 化劑吸附器除去剩余的雜多酸，得到聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物；
d. 將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將 四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇。
在聚四亞甲基醚二醇即PTMEG中共聚和混聚對(duì)苯二甲酸即PTA和1， 2 —戊二醇單體，可以 在PTMEG與MDI即二苯基甲烷二異氰酸酯的聚合后形成的氨綸原液中大大提高氫鍵結(jié)構(gòu)的含量 ，繼而提高了形成纖維固體的耐熱性，同時(shí)由于氫鍵在熱量的移動(dòng)和轉(zhuǎn)化時(shí)也可進(jìn)行移動(dòng)或 分解，因此由于更多的氫鍵形成對(duì)于氨綸的使用在高溫染色的情況下對(duì)于氨綸的大分子結(jié)構(gòu) 起了更多的保護(hù)作用。
作為優(yōu)選，所述的步驟b中，混合物與固體雜多酸的質(zhì)量比為l: 0.5 5，優(yōu)選比例為l :3。本專利涉及的雜多酸種類為鎢磷酸，純度為99.9%。其中Fe元素的含量小于0.0001X ，銅元素的含量小于O. 0001%，鉬元素的含量小于O. 0005%。
作為優(yōu)選，所述的步驟b中反應(yīng)的時(shí)間為8 2 0小時(shí)。
作為優(yōu)選，所述的步驟c中催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳。吸附填料也可以是其 它的多孔具有吸附性能的無機(jī)物。例如白土，硅膠等，優(yōu)選活性碳。其規(guī)格為400目 800目 的椰殼炭，其中目數(shù)優(yōu)選500目 700目。
作為優(yōu)選，所述的戊二醇為l， 2 —戊二醇，或l， 2丙二醇，或l， 丁二醇，戊二醇也可 以是其它的在l， 2位上有分別有羥基的直鏈烷烴。
作為優(yōu)選，所述的芳香族羧酸為對(duì)苯二甲酸，或間苯二甲酸等苯環(huán)與羧酸基團(tuán)連接的結(jié) 構(gòu)物質(zhì)或在苯環(huán)上具備有兩個(gè)羧基基團(tuán)，還具有其它基團(tuán)的物質(zhì)。
作為優(yōu)選，所述的成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1800 3500 。
一種制備聚四亞甲基醚二醇的設(shè)備，包括有攪拌釜，其特征在于所述的攪拌釜通過管路 依次連接有催化劑分離器以及催化劑吸附器，催化劑吸附器出口處通過管路連接有溶劑蒸發(fā)設(shè)備。
作為優(yōu)選，所述的攪拌釜內(nèi)設(shè)有高剪切槳和高軸向混合槳，高剪切槳為2層，其分布于 攪拌釜內(nèi)自上而下的第二層和第四層；高軸向混合槳為2層，其分布于攪拌釜內(nèi)的第一層和
第三層。
攪拌釜攪拌形式采用特殊的混合結(jié)構(gòu)，即將高剪切槳和高軸向混合槳混合使用。槳葉共 分為4層，高剪切槳布置在第二層和第四層，共6個(gè)，高軸向混合槳葉布置在第一層和第三層 ，共6個(gè)。槳葉長(zhǎng)度為釜體直徑的2/5，攪拌總功率為1.5 4KW/m3，優(yōu)選2. 5KW/M3。
作為優(yōu)選，所述的攪拌釜與催化劑分離器之間的管路上連接有泵體。為了不對(duì)內(nèi)部流體 流型造成影響，泵的流量和壓力的控制非常關(guān)鍵，其中循環(huán)泵的流量控制在10 300M3/h，優(yōu) 選50 20013/11，泵出口壓力表壓SOKPa SOOKpa，優(yōu)選100 ;300Kpa，最優(yōu)lSO 加OKpa。
因此，本發(fā)明具有通過在聚四亞甲基醚二醇中共聚和混聚芳香族羧酸和戊二醇單體，可 以在氨綸原液中大大提高氫鍵結(jié)構(gòu)的含量，繼而提高了形成纖維固體的耐熱性，并且氫鍵在 熱量的移動(dòng)和轉(zhuǎn)化時(shí)也可進(jìn)行移動(dòng)或分解，因此在高溫染色的情況下，更多的氫鍵對(duì)于氨綸 的大分子結(jié)構(gòu)會(huì)起到更多的保護(hù)作用等特點(diǎn)。


附圖l是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是攪拌釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中零部件、部位及編號(hào)攪拌釜l、催化劑分離器2、催化劑吸附器3、溶劑蒸發(fā)設(shè)備 4、高剪切槳5、高軸向混合槳6、泵體7。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。 實(shí)施例l:本例的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其步驟為
a. 將l， 2 —戊二醇、對(duì)苯二甲酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混 合物100g，混合物中各成分的質(zhì)量百分比為1， 2 —戊二醇5%，對(duì)苯二甲酸2.5%，其余為 含水量1%的四氫呋喃；
b. 在混合物中加入催化劑200g反應(yīng)10小時(shí)后，反應(yīng)溫度65'C，反應(yīng)液出料，催化劑為 純度為99.9%的鎢磷酸；
c. 將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，98.5%的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催化 劑吸附器除去剩余的催化劑，催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳，得到聚四亞甲基醚二醇 與四氫呋喃的混合物；d.將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將 四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇，成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1820。
聚四亞甲基醚二醇用來制備氨綸，制備出來的氨綸纖維斷裂伸長(zhǎng)率為530%，斷裂強(qiáng)度為 65CN，染色耐熱溫度為150。C。
本發(fā)明的設(shè)備，如圖l、圖2，包括有攪拌釜l，攪拌釜通過管路連接有泵體7，泵體通過 管路依次連接有催化劑分離器2、催化劑吸附器3、溶劑蒸發(fā)設(shè)備4。其中，攪拌釜l內(nèi)設(shè)有高 剪切槳5和高軸向混合槳6，高剪切槳5為2層，其分布于攪拌釜內(nèi)自上而下的第二層和第四層 ;高軸向混合槳6為2層，其分布于攪拌釜內(nèi)的第一層和第三層。
實(shí)施例2:本例的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其步驟為
a. 將l， 2 —戊二醇、對(duì)苯二甲酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混 合物100g，混合物中各成分的質(zhì)量百分比為1， 2 —戊二醇5%，對(duì)苯二甲酸2.5%，其余 為含水量為1%的四氫呋喃；
b. 在混合物中加入催化劑200g，反應(yīng)10小時(shí)后，反應(yīng)液出料，催化劑為純度99.9%的 磷鎢酸；
c. 將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，99%的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催化劑 吸附器除去剩余的催化劑，催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳，得到聚四亞甲基醚二醇與 四氫呋喃的混合物；
d. 將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將 四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇，成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1900
聚四亞甲基醚二醇用來制備氨綸，制備出來的氨綸纖維斷裂伸長(zhǎng)率為490%，斷裂強(qiáng)度 為85CN，染色耐熱溫度為19(TC。 設(shè)備同實(shí)施例l。
實(shí)施例3:本例的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其步驟為
a. 將l，2-丁二醇、對(duì)苯二甲酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混合 物200g，混合物中各成分的質(zhì)量百分比為1， 4一丁二醇5%，對(duì)苯二甲酸2.5%，其余為 含水量為1%的四氫呋喃；
b. 在混合物中加入催化劑200g，反應(yīng)16小時(shí)后，反應(yīng)液出料，催化劑為純度99.9%的 鎢磷酸；c. 將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，99.9%的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催化 劑吸附器除去剩余的催化劑，催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳，得到聚四亞甲基醚二醇 與四氫呋喃的混合物；
d. 將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將 四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇，成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1780。
聚四亞甲基醚二醇用來制備氨綸，制備出來的氨綸纖維斷裂伸長(zhǎng)率為510%，斷裂強(qiáng)度 為63CN，染色耐熱溫度為147。C。 設(shè)備同實(shí)施例l。
實(shí)施例4:本例的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其步驟為
a. 將l， 2 —戊二醇、間苯二甲酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混 合物100g，混合物中各成分的質(zhì)量百分比為1， 2 —戊二醇5%，間苯二甲酸3.5%，其余為 含水量1.5%的四氫呋喃；
b. 在混合物中加入催化劑200g反應(yīng)10小時(shí)后，反應(yīng)溫度65'C，反應(yīng)液出料，催化劑為 純度為99.9%的鎢磷酸；
c. 將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，98.5%的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催化 劑吸附器除去剩余的催化劑，催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳，得到聚四亞甲基醚二醇 與四氫呋喃的混合物；
d. 將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將 四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇，成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1960。
聚四亞甲基醚二醇用來制備氨綸，制備出來的氨綸纖維斷裂伸長(zhǎng)率為460%，斷裂強(qiáng)度 為75CN，染色耐熱溫度為144。C。
本發(fā)明的設(shè)備，如圖l，包括有攪拌釜l，攪拌釜通過管路連接有泵體5，設(shè)備同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于a.將戊二醇、芳香族羧酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，形成反應(yīng)液相的混合物，混合物中各成分的質(zhì)量百分比為戊二醇0.2～15％，對(duì)苯二甲酸0.1～40％，其余為含水量為1％～2％的四氫呋喃；b.在混合物中加入催化劑充分反應(yīng)后，反應(yīng)液出料，催化劑為固體雜多酸；c.將反應(yīng)液通入催化劑分離器中，97～99％的雜多酸實(shí)現(xiàn)沉降，將其余反應(yīng)液通入催化劑吸附器除去剩余的雜多酸，得到聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物；d.將除去雜多酸的聚四亞甲基醚二醇與四氫呋喃的混合物通入到溶劑蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，將四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品聚四亞甲基醚二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于所述的步驟b中，混合物與固體雜多酸的質(zhì)量比為l: 0.5 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于所述的步驟b中反應(yīng)的時(shí)間為8 20小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于所述的步驟c中催化劑吸附器內(nèi)的吸附填料為活性碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于所述的戊二醇為l， 2 —戊二醇，或l， 2丙二醇，或l， 丁二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，其特征在于所述的芳香族羧酸為對(duì)苯二甲酸或間苯二甲酸等苯環(huán)與羧酸集團(tuán)連接的結(jié)構(gòu)物質(zhì)
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法，在于所述的成品聚四亞甲基醚二醇的分子量為1800 3500。
8. 一種制備聚四亞甲基醚二醇的設(shè)備，包括有攪拌釜(1)在于所述的攪拌釜(1)通過管路依次連接有催化劑分離器(2)以及催化劑吸附器(3)，催化劑吸附器(3)出口處通過管路連接有溶劑蒸發(fā)設(shè)備(4)。其特征其特征
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的設(shè)備，其特征在于所述的攪拌釜(1)內(nèi)設(shè)有高剪切槳(5)和高軸向混合槳(6)，高剪切槳(5)為2層，其分布于攪拌釜內(nèi)自上而下的第二層和第四層；高軸向混合槳(6)為2層，其分布于攪拌釜內(nèi)的第一層和第三層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種制備聚四亞甲基醚二醇的設(shè)備，其特征在于所述的攪拌釜(1)與催化劑分離器(2)之間的管路上連接有泵體(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氨綸纖維原料的制備方法，尤其是涉及一種制備聚四亞甲基醚二醇的方法及專用設(shè)備。其主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的制備出來的聚四亞甲基醚二醇由于其氫鍵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的含量較低，制造出來的纖維固體的耐熱性較差等的技術(shù)問題。本發(fā)明的方法為將戊二醇、芳香族羧酸、四氫呋喃加入到攪拌釜中混合，在混合物中加入固體雜多酸充分反應(yīng)后，催化劑吸附器除去剩余的雜多酸，然后將四氫呋喃蒸發(fā)后，即得成品。本發(fā)明的設(shè)備，包括有攪拌釜(1)，其特征在于所述的攪拌釜(1)通過管路依次連接有催化劑分離器(2)以及催化劑吸附器(3)，催化劑吸附器(3)出口處通過管路連接有溶劑蒸發(fā)設(shè)備(4)。
文檔編號(hào)C08G65/00GK101602851SQ20091030145
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者濤 呂 申請(qǐng)人:杭州三隆新材料有限公司;杭州舒爾姿氨綸有限公司