尼龙66合成工艺学.ppt

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1、尼龙66生产工艺,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,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1

2、04千帕），耐磨，电绝缘性好。,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,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。,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

3、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。,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。,三.尼龙66生产现状,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。,在今后一段时期,尼

4、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。,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,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

5、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:,尼龙66盐水溶液缩聚时的反应热,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,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

6、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：,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,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：,（1）连续缩聚生产工艺,反应温度:尼龙66盐的

7、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1.72MPa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。,连续缩聚工艺流程图,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

8、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。,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

9、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。,间歇缩聚的主要设备是高压釜。,（2）间歇聚合工艺流程,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1.71.8MPa,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

10、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。,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,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,1.汽车工业由于尼龙66优良的耐热性、耐化

11、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。,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。,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、

12、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。,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。,