尼龍66合成工藝學(xué)

1、尼龍尼龍66生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝目錄目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二 尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 三 尼龍66反應(yīng)原理 四 尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇 五 尼龍66的工藝流程 六 尼龍66應(yīng)用一一. .尼龍尼龍6666簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 中文別名：錦綸66短纖維；尼龍-66；尼龍66樹(shù)脂；聚酰胺-66；聚己二酰己二胺；錦綸-66。 尼龍66疲勞強(qiáng)度和鋼性較高，耐熱性較好，摩擦系數(shù)低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩(wěn)定性不夠。通常應(yīng)用于中等載荷，使用溫度100-120度無(wú)潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的耐磨受力傳動(dòng)零件。尼龍66為聚己二酰己二胺，工業(yè)簡(jiǎn)稱PA66。常制成圓柱狀粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般為1.5萬(wàn)2萬(wàn)。各

2、種聚酰胺的共同特點(diǎn)是耐燃，抗張強(qiáng)度高（達(dá)104千帕），耐磨，電絕緣性好。目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二二 尼龍尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀發(fā)展史及現(xiàn)狀 三 尼龍66反應(yīng)原理 四 尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇 五 尼龍66的工藝流程 六 尼龍66應(yīng)用二.尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 1930年，卡羅瑟斯用乙二醇和癸二酸縮合制取聚酯 1935年初，卡羅瑟斯用戊二胺和癸二酸合成聚酰胺（即聚酰胺510），還不適宜于商品生產(chǎn)。 緊接著，卡羅瑟斯又選擇了己二胺和己二酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，終于在1935年2月28 日合成出聚酰胺66。 1938年7月，首次生產(chǎn)出聚酰胺纖維同月用聚酰胺66作牙刷毛的牙刷開(kāi)始投放市場(chǎng)。 10月27

3、日，杜邦公司正式宣布世界上第一種合成纖維正式誕生了，并將聚酰胺66這種合成纖維命名為尼龍（nylon）。 1939年10月24日，杜邦在總部所在地公開(kāi)銷售尼龍絲長(zhǎng)襪時(shí)引起轟動(dòng)，被視為珍奇之物爭(zhēng)相搶購(gòu)，混亂的局面迫使治安機(jī)關(guān)出動(dòng)警察來(lái)維持秩序。 第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)直到1945年:尼龍工業(yè)被轉(zhuǎn)向軍工產(chǎn)品。 最初十年間產(chǎn)量增加25倍，1964年占合成纖維的一半以上。 至今聚酰胺纖維的產(chǎn)量雖說(shuō)總產(chǎn)量已不如聚酯纖維多，但仍是三大合成纖維之一。三.尼龍66生產(chǎn)現(xiàn)狀2002年2007年, 我國(guó)尼龍產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率達(dá)到13. 3%, 尼龍66鹽表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為6. 8%。2006年尼龍66切片表觀消費(fèi)量

4、達(dá)到24萬(wàn)t, 其中進(jìn)口約12萬(wàn)t。2007年進(jìn)口約20萬(wàn)t。在今后一段時(shí)期, 尼龍66的市場(chǎng)需求則和其產(chǎn)能呈現(xiàn)出快速發(fā)展的良好勢(shì)頭。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó), 隨著生活水平的不斷提高, 合成纖維的需求量將不斷增加。目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二 尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 三三 尼龍尼龍66反應(yīng)原理反應(yīng)原理 四 尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇 五 尼龍66的工藝流程 六 尼龍66應(yīng)用三.尼龍66反應(yīng)原理 從上述反應(yīng)式可以看出，隨著生成水的脫出，同時(shí)生成酰胺鍵，形成了線型高分子。反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)特點(diǎn): 體系內(nèi)水的擴(kuò)散速度決定反應(yīng)速度。如何在短時(shí)間內(nèi)高效率地把水排出體系外，并得到生成物，是尼龍66制備工藝的關(guān)鍵

5、所在。在尼龍66的縮聚反應(yīng)生成的聚合物中，低分子化合物不多，約在1%以下，所以，一般不需要萃取。 尼龍66是由己二胺和己二酸進(jìn)行縮聚制得的。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證己二胺和己二酸等物質(zhì)的量比進(jìn)行縮聚反應(yīng)，一般制成尼龍66鹽后再進(jìn)行縮聚反應(yīng)。反應(yīng)式如下反應(yīng)式如下: 含水比率，含水比率，H2Omol/molH, kJ/mol1.009.543.0522.36.2326.1尼龍尼龍6666鹽水溶液縮聚時(shí)的反應(yīng)熱鹽水溶液縮聚時(shí)的反應(yīng)熱目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二 尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 三 尼龍66反應(yīng)原理 四四 尼龍尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇線的選擇 五 尼龍66的工藝流程 六

6、尼龍66應(yīng)用四.尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇（1 1）aAa+bBb a (AB)n n b型反應(yīng)中，若要獲得高型反應(yīng)中，若要獲得高分子量產(chǎn)物，反應(yīng)是兩種單體必須是等摩爾量的。若利用己二酸分子量產(chǎn)物，反應(yīng)是兩種單體必須是等摩爾量的。若利用己二酸和己二胺生成的尼龍和己二胺生成的尼龍-66-66鹽作為縮聚的原料，則可滿足此要求。鹽作為縮聚的原料，則可滿足此要求。 （2 2）工業(yè)生產(chǎn)條件下，尼龍工業(yè)生產(chǎn)條件下，尼龍-66-66鹽先在鹽先在加壓加壓的水溶液中反應(yīng)，可的水溶液中反應(yīng)，可防止己二胺揮發(fā)而損失，不影響但體量等摩爾比。待縮聚進(jìn)行了防止己二胺揮發(fā)而損失，不影響但體量等摩爾比。待縮聚進(jìn)行了一

7、段時(shí)間生成酰胺鍵的齊聚物后，再行升溫及真空脫水進(jìn)行后縮一段時(shí)間生成酰胺鍵的齊聚物后，再行升溫及真空脫水進(jìn)行后縮聚，已獲得高分子量產(chǎn)物。聚，已獲得高分子量產(chǎn)物。 現(xiàn)今尼龍現(xiàn)今尼龍-66-66的生產(chǎn)，皆采用尼龍的生產(chǎn)，皆采用尼龍-66-66鹽在水溶液中進(jìn)行縮聚的鹽在水溶液中進(jìn)行縮聚的工藝路線，原因有如下兩個(gè)：工藝路線，原因有如下兩個(gè)：目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二 尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 三 尼龍66反應(yīng)原理 四 尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇 五五 尼龍尼龍66工藝流程工藝流程 六 尼龍66應(yīng)用五.尼龍66工藝流程間歇縮聚法間歇縮聚法工藝成熟工藝成熟設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單可小批量生產(chǎn)可小批量生產(chǎn)反應(yīng)時(shí)間

8、反應(yīng)時(shí)間 46小時(shí)小時(shí)連續(xù)縮聚法連續(xù)縮聚法操作簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單產(chǎn)品質(zhì)量好產(chǎn)品質(zhì)量好成本較低成本較低反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間 2小時(shí)左右小時(shí)左右目前工業(yè)生產(chǎn)的方法有間歇縮聚法間歇縮聚法和連續(xù)縮聚法連續(xù)縮聚法兩種。兩者特點(diǎn)如下：（1 1）連續(xù)縮聚生產(chǎn)工藝）連續(xù)縮聚生產(chǎn)工藝a. 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度: 尼龍尼龍66鹽的縮聚反應(yīng)實(shí)際是在熔融狀態(tài)下鹽的縮聚反應(yīng)實(shí)際是在熔融狀態(tài)下進(jìn)行進(jìn)行,因此反應(yīng)的初始溫度至少比尼龍因此反應(yīng)的初始溫度至少比尼龍66鹽的熔點(diǎn)高鹽的熔點(diǎn)高10,宜控制在宜控制在214左右左右,反應(yīng)過(guò)程中為了提高分子活化反應(yīng)過(guò)程中為了提高分子活化能能,加快反應(yīng)速度加快反應(yīng)速度,溫度逐漸升高到后期的溫度逐漸升高到

9、后期的280左右左右,即即高于聚合物熔點(diǎn)高于聚合物熔點(diǎn)15左右。左右。b. 反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力: 單體己二胺的沸點(diǎn)較低單體己二胺的沸點(diǎn)較低(196),為防止己二為防止己二胺的揮發(fā)胺的揮發(fā),反應(yīng)初期壓力選擇反應(yīng)初期壓力選擇1.72MPa左右。隨著反應(yīng)的左右。隨著反應(yīng)的進(jìn)行進(jìn)行,單體初步縮聚成預(yù)聚體后單體初步縮聚成預(yù)聚體后,除去反應(yīng)體系中的水除去反應(yīng)體系中的水,進(jìn)進(jìn)一步提高聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量。所以反應(yīng)中后期降至一步提高聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量。所以反應(yīng)中后期降至常壓乃至負(fù)壓進(jìn)行縮聚。常壓乃至負(fù)壓進(jìn)行縮聚。 連續(xù)聚合工藝是先將鹽儲(chǔ)槽內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的尼龍66鹽液分批送入計(jì)量槽, 并在計(jì)量槽中根據(jù)生產(chǎn)的

10、產(chǎn)品情況加入不同的添加劑, 經(jīng)過(guò)攪拌混合的尼龍66鹽液靠自重分批流入第二中間槽, 再由鹽供給泵通過(guò)鹽過(guò)濾器、鹽預(yù)熱器連續(xù)地供給濃縮槽, 通過(guò)蛇管間接加熱, 除去部分水分, 把鹽液質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到70%。反應(yīng)器供給泵將濃縮后的鹽液送出, 經(jīng)第一、第二鹽預(yù)熱器進(jìn)入反應(yīng)器, 在1. 72MPa的壓力下初步縮聚出反應(yīng)器的預(yù)聚物, 用輸送泵連續(xù)送至閃蒸器, 在閃蒸器內(nèi)物料的壓力逐步降至常壓, 以使聚合物中水分迅速分離出來(lái)。 根據(jù)不同產(chǎn)品的需要, 可在閃蒸器供給泵與閃蒸器之間的物料管中, 用注入泵將二氧化鈦懸浮液分散到預(yù)聚物中。出閃蒸器的預(yù)聚物靠自重連續(xù)進(jìn)入前聚合器中, 在常壓下, 殘存的水分進(jìn)一步被分離,

11、 從而使聚合物的相對(duì)粘度提高。出前聚合器的聚合物, 用供給泵送到后聚合器, 聚合物中殘存的水分和進(jìn)一步縮聚生成的水分, 在真空條件下被除去, 從而使聚合物的粘度和相對(duì)分子質(zhì)量被調(diào)整到產(chǎn)品所需要的范圍內(nèi),而后直接紡絲或做成切片。 間歇縮聚的主要設(shè)備是高壓釜高壓釜。 （2 2）間歇聚合工藝流程）間歇聚合工藝流程 通常把尼龍尼龍66鹽配成鹽配成50%60%的水溶液水溶液，濃度高，反應(yīng)速度快，但濃度太高在輸送或貯存過(guò)程中會(huì)結(jié)晶。把配好66鹽水溶液加人反應(yīng)釜，同時(shí)，還要加人分子量調(diào)節(jié)劑(一般為乙酸，也可為己二酸)，用量根據(jù)所需尼龍66分子量大小而定。 釜內(nèi)溫度釜內(nèi)溫度一般控制在230左右左右，壓力壓力1

12、.71.8MPa,保壓保壓時(shí)時(shí)間間2h左右進(jìn)行預(yù)縮聚預(yù)縮聚使生成低分子量的聚合體。保壓時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則，會(huì)出現(xiàn)脫羥現(xiàn)象。 然后，逐步泄壓，排出水蒸氣排出水蒸氣，隨著水分不斷排出，溫度逐步提高、壓力逐步下降，從1.8 MPa下降到一定壓力時(shí)，抽真空使壓力達(dá)到0.1MPa左右，保持45min，溫度控制在度控制在280以下以下，防止熱降解防止熱降解，排出水分進(jìn)行最后縮聚縮聚。 縮聚反應(yīng)完成后，將物料壓出、鑄帶、切粒、干燥，得到尼龍66樹(shù)脂。目錄 一 尼龍66簡(jiǎn)介 二 尼龍66發(fā)展史及現(xiàn)狀 三 尼龍66反應(yīng)原理 四 尼龍66鹽水溶液縮聚工藝路線的選擇 五 尼龍66的工藝流程 六六 尼龍尼龍66應(yīng)用應(yīng)

13、用六六 尼龍尼龍6666的應(yīng)用的應(yīng)用尼龍尼龍6666主要用于主要用于汽車、機(jī)械工業(yè)、電子電汽車、機(jī)械工業(yè)、電子電器、精密儀器器、精密儀器等領(lǐng)域。從最終用途看，汽等領(lǐng)域。從最終用途看，汽車行業(yè)消耗的尼龍車行業(yè)消耗的尼龍6666占第一位，電子電器占第一位，電子電器占第二位。占第二位。88%88%: :注射注射12%12%: :擠出、吹塑等擠出、吹塑等1.汽車工業(yè)由于尼龍66優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)藥品性、強(qiáng)度大和加工方便等，因而在汽車工業(yè)得到了大量應(yīng)用，目前幾乎已能用于汽車的所有部位，如發(fā)動(dòng)機(jī)部位，電器部位和車體部位。 2.電子電器工業(yè)PA66可生產(chǎn)電子電器絕緣件、精密電子儀器部件、電工照明器具和電子

14、電器的零部件等，可用于制作電飯鍋、電動(dòng)吸塵器、高頻電子食品加熱器等。 PA66具有優(yōu)良的耐焊錫性，廣泛用作接線盒、開(kāi)關(guān)和電阻器等的生產(chǎn)。阻燃級(jí)PA66可用于彩電導(dǎo)線夾、固定夾和聚焦旋鈕。3.機(jī)械設(shè)備 列車客車的門把手、貨車的制動(dòng)器接合盤等可用PA66制作。其它如絕緣墊圈、擋板座、船舶上的渦輪、螺旋槳軸、螺旋推進(jìn)器、滑動(dòng)軸承等也可以用PA66制作。 高抗沖擊性尼龍66還可制作管鉗、塑料模具、無(wú)線電控制車身等。未增強(qiáng)級(jí)尼龍66通常用于制造低蠕變、無(wú)腐蝕的螺母、螺栓、螺釘、噴嘴等；增強(qiáng)級(jí)尼龍66用于生產(chǎn)鏈條、傳送帶、扇葉、齒輪、葉輪和腳手架固定腳扣等。4.其他行業(yè)利用PA66耐蠕變特性和耐溶劑性，可以制造一系列的日用品，如以非增韌的尼龍66注塑成的氣體打火機(jī)和氣霧劑噴嘴、太陽(yáng)鏡片、梳子、紐扣等。 增韌的尼龍66用于制造冰鞋、滑