СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-ПАРАФЕНИЛЕНТЕРЕФТАЛАМИДА И ЕГО СОПОЛИМЕРОВ Российский патент 2003 года по МПК C08G69/32 D01F6/60 

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения полипарафенилентерефталамида (ПФТА) и его сополимеров, используемых для получения высокопрочных высокомодульных волокон, методом низкотемпературной поликонденсации в амидно-солевом растворителе, проводимой в реакторах периодического типа.

Известен ряд способов получения ПФТА и его сополимеров (JP 53050269 А, SU 216259 А) в периодических реакторах поликонденсацией парафенилендиамина (п-ФДА) или его дигидрохлорида (п-ФДА 2HCl), или их смеси с другими ароматическими диаминами с дихлорангидридом терефталевой кислоты (ДХАТК) в амидно-солевом растворителе в присутствии третичного амина или без него.

Недостатком этих способов является использование для преодоления возрастающей в тысячи раз вязкости реакционной системы, тормозящей ход поликонденсации, реакторов определенной конструкции.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ (US 4308374 A) получения ПФТА и его сополимеров в реакторе периодического типа методом низкотемпературной поликонденсации парафенилендиамина терефталевой кислоты в суспензии хлористого кальция в N-метилпирролидоне, причем для повышения молекулярной массы полимера в синтез вводят диметиламин.

Основными недостатками данного способа является следующие:
1. Использование суспензии соли усложняет технологический процесс синтеза.

2. Использование высококипящего растворителя - N-метилпирролидона затрудняет его регенерацию.

Предлагаемое изобретение направлено на получение высокомолекулярного ПФТА и его сополимеров (η_lg->5,5 дл/г) в реакторах периодического действия различной вместимости с использованием сравнительно низкокипящего растворителя - диметилацетамида и малого количества соли - менее 1,5%.

Сущность изобретения заключается в том, что синтез ПФТА и его сополимеров проводят в аппарате при коэффициенте заполнения 85%, диаметр мешалки составляет 95-98% от внутреннего диаметра, а скорость мешалки - 1,8-2,5 с^-1, что позволяет при заявляемых скоростях вращения мешалки обеспечить эффективное перемешивание в начале синтеза и высокую среднюю скорость сдвига реакционной системы к концу, когда вязкость ее резко возрастает.

Заявляемый способ позволяет без дополнительных затрат проводить синтез ПФТА и его сополимеров в реакторах различной вместимости и упростить привод их мешалок.

Пример 1. В реактор вместимостью 2,4 л, внутренним диаметром 150 мм с якорной мешалкой, диаметр которой составляет 92% от внутреннего диаметра реактора и равен 138,0 мм, при коэффициенте заполнения 85% загружают 2,04 л диметилацетамида (ДМАА), 24,8 г хлорида лития, 52,72 г п-ФДА, после чего смесь перемешивают в течение 30 мин при скорости мешалки 2,5 с^-1 . Затем, не прекращая перемешивания, реакционную смесь охлаждают до 10^oC, загружают в реактор 14,21 г ДХАТК и перемешивают еще в течение 30 мин при той же скорости вращения мешалки. Затем полимер высаждают, промывают, сушат. Полученный полимер имеет вязкость η_lg = 5,52 дл/г. Вязкость измерялась при 25^oС и концентрации полимера в 96% серной кислоте, равной 0,5 г/дл.

Пример 2. Полимер получают согласно примеру 1, но используют мешалку, диаметр которой составляет 95% от внутреннего диаметра реактора и равен 142,5 мм, скорость ее равна 2,0 с^-1.

Полученный полимер имеет вязкость η_lg = 5,62.
Пример 3. Полимер получают согласно примеру 1, но используют мешалку, диаметр которой составляет 98% от внутреннего диаметра реактора и равен 147 мм, скорость вращения мешалки равна 1,5 с^-1 .

Полученный полимер имеет вязкость η_lg = 5,60.
Пример 4. Синтез проводят в реакторе с мешалкой, параметры которой даны в примере 2.

В реактор загружают 1,86 л ДМАА, 39,9 г хлорида лития, 139,23 г п-ФДА•2HCl, 17,08 г диаминодифенилоксида, 180 мл альфа-пиколина, перемешивают 30 мин при скорости вращения мешалки 2 с^-1, затем охлаждают до 10^oC, не прекращая перемешивания, загружают 173,4 г ДХАТК и продолжают перемешивание при той же скорости еще в течение 30 мин.

Полученный сополимер ПФТА имеет вязкость η_lg = 6,2 дл/г.
Полученные полимеры были проанализированы методом ИК-спектроскопии и подвергнуты рентгеноструктурному анализу, в результате чего было установлено, что не менее 90% звеньев имеют строение парафенилентерефталамида.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать высокомолеклярный ПФТА в сравнительно низкокипящем растворителе с низким содержанием соли в любом аппарате периодического типа с якорной или рамной мешалкой.

Описывается способ получения полипарафенилентерефталамида и его сополимеров методом низкотемпературной поликонденсации парафенилендиамина или его дигидрохлорида или их смеси с другими ароматическими диаминами в амидно-солевом растворителе с дихлорангидридом терефталевой кислоты, проводимой в реакторе периодического типа с якорной или рамной мешалкой, при этом синтез проводят при коэффициенте заполнения 85% и скорости мешалки 1,5-2,5 с^-1, диаметр мешалки составляет 92-98% от внутреннего диаметра реактора. Способ позволяет без дополнительных затрат проводить синтез полипарафенилентерефталамида и его сополимеров в реакторах различной вместимости и упростить привод их мешалок. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ получения полипарафенилентерефталамида и его сополимеров методом низкотемпературной поликонденсации парафенилендиамина, или его дигидрохлорида, или их смеси с другими ароматическими диаминами в амидно-солевом растворителе с дихлорангидридом терефталевой кислоты, проводимой в реакторе периодического типа с якорной или рамной мешалкой, отличающийся тем, что синтез проводят при коэффициенте заполнения 85% и скорости мешалки 1,5-2,5 с^-1, диаметр мешалки составляет 92-98% от внутреннего диаметра реактора.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поликонденсацию ведут в присутствии α-пиколина.