本發(fā)明涉及一種連續(xù)化高純度聚芳醚腈生產(chǎn)工藝，屬于有機(jī)高分子材料生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚芳醚腈是一類側(cè)鏈上含有腈基的熱塑性聚合物，是二十世紀(jì)八十年代首先為國防軍工和尖端科技的需求而發(fā)展起來的一類綜合性能優(yōu)異的新型結(jié)晶型高分子材料，它具有優(yōu)越的阻燃性、耐熱性、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、抗紫外線和抗蠕變特性，在熱塑性工程塑料應(yīng)用中已引起廣泛關(guān)注；其性能與聚芳醚酮相當(dāng)，可廣泛應(yīng)用于航空航天、電子封裝、機(jī)械制造、汽車零件等領(lǐng)域。聚芳醚腈的合成主要采用2,6-二氯苯腈與二元酚的親核取代縮合聚合路線進(jìn)行，以無機(jī)鹽作縮合反應(yīng)催化劑，高沸點(diǎn)溶劑N-甲基吡咯烷酮做反應(yīng)溶劑，反應(yīng)結(jié)束后通過沉淀劑實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物與反應(yīng)溶劑的分離，并進(jìn)一步通過水洗裝置進(jìn)行產(chǎn)物的純化。目前的合成生產(chǎn)工藝是以水作沉淀劑，通過粉碎離心裝置將產(chǎn)物與混合溶劑分離，再通過精餾裝置分離高沸點(diǎn)溶劑與沉淀劑。因?yàn)樗c反應(yīng)溶劑互溶，導(dǎo)致溶劑回收率較低；同時(shí)，沉淀析出的產(chǎn)物需再次粉碎水洗除去體系中的無機(jī)鹽，因?yàn)楫a(chǎn)物的精細(xì)粉碎較難實(shí)施，使得純化過程需要大量多次水洗，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高的同時(shí)，產(chǎn)生大量難以處理的廢水，這給生態(tài)環(huán)境帶來極大的壓力(專利號(hào)：ZL98112052.0；專利號(hào)：CN102558558A)?，F(xiàn)有的工業(yè)化生產(chǎn)過程不連續(xù)，生產(chǎn)成本高，人力資源消耗較大。同時(shí)，生產(chǎn)裝置對(duì)有機(jī)廢水和廢水中無機(jī)鹽離子的處理設(shè)計(jì)不完善，無法滿足目前環(huán)境保護(hù)的要求。因此，如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的連續(xù)化和環(huán)境友好型生產(chǎn)將成為目前聚芳醚腈研究熱點(diǎn)及重要的發(fā)展方向之一。
本發(fā)明涉及的高純度聚芳醚腈連續(xù)化生產(chǎn)工藝，通過采用新型萃取沉淀劑和新的生產(chǎn)工藝流程，益于實(shí)現(xiàn)聚芳醚腈合成中產(chǎn)物析出、分離及純化過程的連續(xù)化，同時(shí)，新型萃取沉淀劑與反應(yīng)溶劑易于分離，能顯著提高溶劑的回收產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型生產(chǎn)。此外，新型萃取沉淀劑的引入，可有效控制產(chǎn)物的析出粒徑，進(jìn)而簡化產(chǎn)物的純化過程。因此，聚芳醚腈連續(xù)化生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)，對(duì)促進(jìn)聚芳醚腈工業(yè)化生產(chǎn)、開發(fā)及應(yīng)用將具有重大的作用和意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有聚芳醚腈生產(chǎn)過程不連續(xù)、溶劑回收效率不高等不足，提供一種連續(xù)化生產(chǎn)工藝，提高溶劑回收率的同時(shí)，降低成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。連續(xù)化聚芳醚腈生產(chǎn)技術(shù)是：通過采用新型萃取沉淀劑，實(shí)現(xiàn)聚芳醚腈產(chǎn)物在反應(yīng)溶劑中的控制析出；通過沉淀劑與高沸點(diǎn)溶劑的簡易分離，實(shí)現(xiàn)溶劑的高效率回收；通過產(chǎn)物粉料的洗滌除去殘留的無機(jī)鹽粒子，實(shí)現(xiàn)高純度聚芳醚腈的制備；通過薄膜蒸發(fā)器分離水和鉀鹽，實(shí)現(xiàn)洗滌水的回收再利用；通過裝有除塵裝置的焚燒塔消除有機(jī)殘?jiān)姆贌龑?duì)環(huán)境的影響。連續(xù)化生產(chǎn)工藝較目前生產(chǎn)工藝，在產(chǎn)物提純、溶劑回收、環(huán)境保護(hù)方面有明顯的改善，可以滿足如今降低能耗、加工簡便以及綠色環(huán)保的要求。
所述的連續(xù)化聚芳醚腈生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于：
1、連續(xù)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)聚芳醚腈生產(chǎn)過程中產(chǎn)物純化、溶劑回收的連續(xù)性；
2、新型萃取沉淀劑的采用，實(shí)現(xiàn)聚芳醚腈產(chǎn)物在高沸點(diǎn)溶劑中的控制析出，同時(shí)使得沉淀劑與高沸點(diǎn)溶劑易于分離；
3、薄膜蒸發(fā)器的采用，實(shí)現(xiàn)廢水的高效回收利用，在有限量用水的情況下，獲得高純度聚芳醚腈產(chǎn)物；
4、煙袋除塵裝置的采用，可有效消除有機(jī)殘?jiān)姆贌龑?duì)環(huán)境的影響；
5、如特征1所述的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，包括產(chǎn)物的分離純化、溶劑的回收以及洗滌廢水的再利用。
6、如特征2所述的新型萃取沉淀劑的類型主要包括：低沸點(diǎn)醇類及酮類；
7、如特征3所述有限量用水的標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)物達(dá)到指定純度時(shí)的用水量為1：10～15(產(chǎn)物體積：用水體積)，產(chǎn)物的指定純度為鉀離子含量低于150ppm；
本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明的公開的聚芳醚腈連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)，使得特種工程塑料的低能耗環(huán)保型生產(chǎn)制造成為現(xiàn)實(shí)，它的推廣應(yīng)用，有可能引導(dǎo)聚芳醚腈特種工程塑料的規(guī)?；a(chǎn)和普及應(yīng)用，進(jìn)而支撐和促進(jìn)能源、資源開發(fā)業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)步和提速提效。
具體實(shí)施方式：
以下介紹本發(fā)明制備方法的實(shí)施例，但以下實(shí)施例是用于說明本發(fā)明的示例，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的任何限定。
實(shí)施實(shí)例1
步驟(1)將30g碳酸鉀和23.8g 2,6-二氯苯甲腈依次加入到150mL N-甲基吡咯烷酮中，得到濃度為0.358g/mL的溶液；
步驟(2)將29.2g雙酚A和50mL甲苯依次加入到步驟(1)所得到的溶液中，在140～180℃下脫水反應(yīng)2h，升溫至180℃聚合3h得到聚芳醚腈聚合物，2,6-二氯苯甲腈、雙酚A、碳酸鉀的摩爾比為1：1：(1.1～1.8)，N-甲基吡咯烷酮與甲苯的體積比為1:(0.2～0.5)；
步驟(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)移至丙酮中析出粉狀產(chǎn)物，通過離心分離產(chǎn)物和混合溶劑；
步驟(4)步驟(3)中的混合溶劑直接通過精餾分離回收萃取沉淀劑和高沸點(diǎn)溶劑；
步驟(5)步驟(3)中的粉狀產(chǎn)物經(jīng)過多次定量水洗，檢測(cè)水中鉀離子含量低于150ppm后收集產(chǎn)物，干燥處理；
步驟(6)步驟(3)中的洗滌水通過薄膜蒸發(fā)器除去鉀鹽，反復(fù)利用；
通過上述步驟制成的聚芳醚腈產(chǎn)物，其薄膜樣品的拉伸強(qiáng)度為90MPa左右，熱分解溫度(T5％)為505℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為175℃，產(chǎn)物鉀離子含量(指定純度)為132ppm。
實(shí)施實(shí)例2
步驟(1)將30kg碳酸鉀和25.8kg 2,6-二氯苯甲腈依次加入到150L N-甲基吡咯烷酮中，得到濃度為0.372kg/L的溶液；
步驟(2)將27.9kg聯(lián)苯二酚和50L甲苯依次加入到步驟(1)所得到的溶液中，在140～180℃下脫水反應(yīng)2h，升溫至180℃聚合3h得到聚芳醚腈聚合物，2,6-二氯苯甲腈、聯(lián)苯二酚、碳酸鉀的摩爾比為1：1：(1.1-1.8)，N-甲基吡咯烷酮與甲苯的體積比為1:(0.2-0.5)；
步驟(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)移至丁酮中析出粉狀產(chǎn)物，通過離心分離產(chǎn)物和混合溶劑；
步驟(4)步驟(3)中的混合溶劑直接通過精餾分離回收萃取沉淀劑和高沸點(diǎn)溶劑；
步驟(5)步驟(3)中的粉狀產(chǎn)物經(jīng)過多次定量水洗，檢測(cè)水中鉀離子含量低于150ppm后收集產(chǎn)物，干燥處理；
步驟(6)步驟(3)中的洗滌水通過薄膜蒸發(fā)器除去鉀鹽，反復(fù)利用；
通過上述步驟制成的聚芳醚腈產(chǎn)物，其薄膜樣品的拉伸強(qiáng)度為120MPa左右，彈性模量為熱分解溫度(T5％)為515℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為214℃，產(chǎn)物鉀離子含量(指定純度)為145ppm。
實(shí)施實(shí)例3
步驟(1)將30kg碳酸鉀和25.8kg 2,6-二氯苯甲腈依次加入到150L N-甲基吡咯烷酮中，得到濃度為0.372kg/L的溶液；
步驟(2)將47.7kg酚酞和50L甲苯依次加入到步驟(1)所得到的溶液中，在140～180℃下脫水反應(yīng)2h，升溫至180℃聚合3h得到聚芳醚腈聚合物，2,6-二氯苯甲腈、酚酞、碳酸鉀的摩爾比為1：1：(1.1-1.8)，N-甲基吡咯烷酮與甲苯的體積比為1:(0.2-0.5)；
步驟(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)移至乙醇中析出粉狀產(chǎn)物，通過離心分離產(chǎn)物和混合溶劑；
步驟(4)步驟(3)中的混合溶劑直接通過精餾分離回收萃取沉淀劑和高沸點(diǎn)溶劑；
步驟(5)步驟(3)中的粉狀產(chǎn)物經(jīng)過多次定量水洗，檢測(cè)水中鉀離子含量低于150ppm后收集產(chǎn)物，干燥處理；
步驟(6)步驟(3)中的洗滌水通過薄膜蒸發(fā)器除去鉀鹽，反復(fù)利用；
通過上述步驟制成的聚芳醚腈產(chǎn)物，其薄膜樣品的拉伸強(qiáng)度為110MPa左右，熱分解溫度(T5％)為456℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為258℃，產(chǎn)物鉀離子含量(指定純度)為147ppm。
實(shí)施實(shí)例4
步驟(1)將30kg碳酸鉀和25.8kg 2,6-二氯苯甲腈依次加入到150L N-甲基吡咯烷酮中，得到濃度為0.372kg/L的溶液；
步驟(2)將16.5kg間苯二酚和50L甲苯依次加入到步驟(1)所得到的溶液中，在140～180℃下脫水反應(yīng)2h，升溫至180℃聚合3h得到聚芳醚腈聚合物，2,6-二氯苯甲腈、間苯二酚、碳酸鉀的摩爾比為1：1：(1.1-1.8)，N-甲基吡咯烷酮與甲苯的體積比為1:(0.2-0.5)；
步驟(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)移至甲醇中析出粉狀產(chǎn)物，通過離心分離產(chǎn)物和混合溶劑；
步驟(4)步驟(3)中的混合溶劑直接通過精餾分離回收萃取沉淀劑和高沸點(diǎn)溶劑；
步驟(5)步驟(3)中的粉狀產(chǎn)物經(jīng)過多次定量水洗，檢測(cè)水中鉀離子含量低于150ppm后收集產(chǎn)物，干燥處理；
步驟(6)步驟(3)中的洗滌水通過薄膜蒸發(fā)器除去鉀鹽，反復(fù)利用；
通過上述步驟制成的聚芳醚腈產(chǎn)物，其薄膜樣品的拉伸強(qiáng)度為95MPa左右，熱分解溫度(T5％)為505℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為150℃，產(chǎn)物鉀離子含量(指定純度)為142ppm。
實(shí)施實(shí)例5
步驟(1)將30kg碳酸鉀和25.8kg 2,6-二氯苯甲腈依次加入到150L N-甲基吡咯烷酮中，得到濃度為0.372kg/L的溶液；
步驟(2)將16.5kg對(duì)苯二酚和50L甲苯依次加入到步驟(1)所得到的溶液中，在140～180℃下脫水反應(yīng)2h，升溫至180℃聚合3h得到聚芳醚腈聚合物，2,6-二氯苯甲腈、對(duì)苯二酚、碳酸鉀的摩爾比為1：1：(1.1-1.8)，N-甲基吡咯烷酮與甲苯的體積比為1:(0.2-0.5)；
步驟(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)移至丁酮中析出粉狀產(chǎn)物，通過離心分離產(chǎn)物和混合溶劑；
步驟(4)步驟(3)中的混合溶劑直接通過精餾分離回收萃取沉淀劑和高沸點(diǎn)溶劑；
步驟(5)步驟(3)中的粉狀產(chǎn)物經(jīng)過多次定量水洗，檢測(cè)水中鉀離子含量低于150ppm后收集產(chǎn)物，干燥處理；
步驟(6)步驟(3)中的洗滌水通過薄膜蒸發(fā)器除去鉀鹽，反復(fù)利用；
通過上述步驟制成的聚芳醚腈產(chǎn)物，其薄膜樣品的拉伸強(qiáng)度為100MPa左右，熱分解溫度(T5％)為515℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為175℃，產(chǎn)物鉀離子含量(指定純度)為135ppm。