CN105555397B - 用于在反应室中合成聚合物同时减少沉积物形成的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成聚合物并伴随着分离气态物质的设备。所述设备包括：反应室(1)，其具有基本上为圆柱形的上部(11)，以及下部(12)，所述上部(11)被两个圆形表面(111，112)和圆周表面(113)所界定并具有纵向柱轴线，上部(11)和下部(12)通过第一圆形表面(111)彼此连接；进料口(2)；第一排料口(3)，其设置在下部(12)的壁中；第二排料口(4)，其设置在第二圆形表面(112)中或进料口(2)与第二圆形表面(112)之间的圆周表面(113)中；以及移除装置(51)，其被设置成可沿着至少第二圆形表面(112)和进料口(2)之间的纵向柱轴线移动，并与圆周表面(113)接触。本发明还涉及一种方法，其包括：通过与第一部分(11)的圆周表面(113)相切的进料口(2)，将低聚物熔体(7)进料至反应室(1)的圆柱形的第一部分(11)中；使低聚物熔体(7)聚合以形成聚合物熔体(8)；通过反应室(1)的第一排料口(3)，从反应室(1)移除聚合物熔体(8)；以及通过进料口(2)上方的反应室(1)的第二排料口(4)，从反应室(1)移除气态物质(9)。通过移除装置(51)移除进料口(2)上方的反应室(1)的第一部分(11)的至少一个内壁上的沉积物。

Description

用于在反应室中合成聚合物同时减少沉积物形成的设备
发明背景
本发明涉及一种用于合成聚合物(特别是聚酰胺)同时分离气态物质(特别是水蒸汽)的装置。本发明还涉及一种合成聚合物(特别是聚酰胺)同时分离气态物质(特别是水蒸汽)的方法，所述方法特别地可使用本发明的装置进行。
背景技术
众多的工业聚合物通过缩聚而制备，其中分子量的增加伴随着低分子量组分的释放，通常必须从反应混合物中至少部分地移除所述低分子量组分，从而获得例如所需的分子量和/或所需的产品特性。
一类重要的缩聚聚合物是聚酰胺类。除了使用的主要领域为膜、纤维和材料以外，它们还用于众多的其他终端用途。在聚酰胺中，聚酰胺-6(聚己内酰胺)和聚酰胺-6,6(尼龙，聚己二酰己二胺)为制备规模最大的聚合物。聚酰胺-6,6主要通过所谓的AH盐溶液——即，包含化学剂量量的己二酸和1,6-二氨基己烷(己二胺)的水溶液——的缩聚而制备。聚酰胺-6的常规制备方法为ε-己内酰胺的水解开环聚合，该方法仍具有非常重要的工业意义。聚酰胺-6和聚酰胺-6,6的常规制备方法记载在，例如，Kunststoffhandbuch，3/4Technische Thermoplaste：Polyamide[Plastics Handbook，3/4IndustrialThermoplastics：polyamides]，Carl Hanser Verlag，1998，Munich，第42-71页中。
具有广泛用途的特定类别的工业聚合物为半结晶或无定形热塑性半芳族聚酰胺类，它们特别因其高的热稳定性而显著，并因此也称作高温聚酰胺(HTPA)。
特别地，在合成高温聚酰胺中，必须从反应熔体中移除水。因此，这些HTPA的制备通常始于由至少一种二胺和至少一种二羧酸以及任选地其他单体组分(如内酰胺、ω-氨基酸、一元胺、一元羧酸及其混合物)形成含水盐溶液，条件是至少一种组分具有芳族基团。然后在形成盐溶液之后，在液相中进行低聚反应，其间通常仍未移除水。在该低聚反应结束时，在约70至80％的转化率下，低聚物平均具有例如4至10个重复单元。为进一步增加分子量，则可采用两种可选的路径。在第一种变型中，通过脱水将所形成的低聚物转化为固相并进行所谓的固态聚合(SSP)。在第二种变型中，以可控的方式移除水，并增加温度以使水溶液转化为熔体用于进一步的缩聚。特别需要合适的用于进行该熔体缩合的装置和方法。
例如，已知含水的预聚物熔体可在约350℃的温度和10至20巴的压力范围的反应器中进行反应。但是，在该过程中，在液相上方的反应器的内壁上会出现沉积物。这导致产品质量的劣化。
在合成其他聚合物的过程中，也需要从聚合物熔体中移除气态物质。例如，专利US4,110,316记载了一种合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法，其中从熔体中沉积出91.1％的乙二醇与8.9％的水的气态混合物，以便随后回收乙二醇。US 2002/0128427 A1记载了利用乙醛阻断剂合成具有降低比例的游离乙醛的聚酯。这些物质在聚合物熔体中反应以形成乙二醇，所述乙二醇必须连同水一起作为气体从熔体中分离出去，从而防止聚酯的水解和糖酵解。也可通过在反应器内部形成沉积物阻止这些方法的进行。
US 3834441 A记载了一种通过蒸发而浓缩聚合物溶液的方法。其中，在压力下加热聚合物溶液并通过喷嘴使其减压进入螺旋管。
US 3545938 A记载了一种用于生产和加工粘性物质的立式圆柱形化工压力反应器。
US 2993842 A记载了一种蒸馏液体的装置和一种分馏液体的方法。
发明内容
首先，本发明提供一种用于合成聚合物同时分离气态物质的装置，所述装置包括：反应空间，其被两个圆形表面和一个壳体表面所界定并具有纵向柱轴线，并包括下部，其中上部和下部通过第一圆形表面彼此连接；进料口；第一排料口，其设置在下部的壁内；第二排料口，其设置在第二圆形表面中或者进料口与第二圆形表面之间的壳体表面中；和至少一个第一移除装置，其被设置为可沿着第二圆形表面和进料口之间的纵向柱轴线移动并且与壳体表面接触。
本发明还提供一种合成聚合物的方法，所述方法包括：通过与上部的壳体表面相切的进料口，将预聚物熔体进料至反应空间的圆柱形的上部；使预聚物熔体聚合以得到聚合物熔体；通过反应空间的第一排料口从反应空间中移除聚合物熔体；以及通过进料口上方的反应空间的第二排料口从反应空间中移除气态物质。在该方法中，通过至少第一移除装置移除进料口上方的反应空间的上部的至少一个内壁上的沉积物。
一个具体的实施方案为一种合成脂族或半芳族聚酰胺的方法，其中提供脂族或半芳族聚酰胺的预聚物并将其供给至本发明所使用的装置中。
具体实施方式
在本发明的上下文中，预聚物是指包含聚合化合物的组合物，所述聚合化合物具有能够进行缩合反应以增加分子量的互补官能团。
在本发明的上下文中，术语“预聚物熔体”是指自由流动的包含预聚物的各反应混合物的组合物。在该情况下，预聚物熔体的温度不一定高于纯预聚物的熔化温度。流动性也可起因于预聚物熔体中存在的其他组分，例如水、低分子量的低聚物等。在具体的实施方案中，预聚物本身以熔融形式存在于预聚物熔体中。
根据本发明，聚合物熔体理解为意指处于化学平衡并仍然还可包含低聚物、单体和水的熔体。
在本发明的上下文中，数均分子量Mn和重均分子量Mw的数值各自基于凝胶渗透色谱法(GPC)的测定结果。关于校准，PMMA用作具有低的多分散性的聚合物标准。
在聚合物的合成过程中，尽管在进料口下方的反应空间的内壁上形成的沉积物，可通过由进料口连续引入预聚物熔体以将其洗掉而避免，但是仍存在在进料口上方形成沉积物的风险。根据本发明，这可通过使至少第一移除装置沿纵向柱轴线移动而避免。根据本发明，至少第一移除装置用于从进料口上方的反应空间的内壁移除沉积物的适用性，优选通过可绕纵向柱轴线转动的至少第一移除装置而增加。
为避免在进料口下方形成沉积物，根据本发明优选地将装置这样配置，使得通过进料口引入反应空间的预聚物熔体完全地润湿进料口下方的反应空间的内壁。在本发明的一个实施方案中，这通过进料口而实现，所述进料口设置在壳体表面，使得能够通过进料口沿上部的壳体表面切向引入液体。进料口可具有圆形或多边形的横截面，特别是方形的横截面。在本发明的另一个实施方案中，进料口通过入口管线与上部的第二圆形表面连接，并被设置成能够通过进料口沿上部的壳体表面切向引入液体。为了能够移动至少第一移除装置，至少第一移除装置具有引导入口管线穿过的孔口。
还优选地，至少第一移除装置具有能够使气态物质通过该至少第一移除装置的孔口。
如果第二排料口与出口管线连接，则在合成聚合物的过程中也可在该出口管线中形成沉积物。为避免该情况，根据本发明优选地，在出口管线中设置至少一个第二移除装置，所述第二移除装置被设置成可沿出口管线移动并与出口管线的内表面接触。
为了能够通过第一排料口将合成的聚合物从反应空间可靠地输送出去，根据本发明优选地，下部的横截面从上部朝向第一排料口递减。这使得例如聚合物熔体在反应空间中朝向第一排料口移动的速度随着与第一排料口的距离的降低而增加。还优选地，设置在反应空间的下部中的输送装置被设置成将液体(特别是聚合物熔体)从下部输送到第一排料口。其可为例如输送螺杆。
本发明还提供一种合成聚合物的方法，其包括
a)通过与上部的壳体表面相切的进料口，将预聚物熔体进料至反应空间的圆柱形的上部中，
b)使预聚物熔体聚合以得到聚合物熔体，
c)通过反应空间的第一排料口，从反应空间中移除聚合物熔体，以及
d)通过进料口上方的反应空间的第二排料口，从反应空间中移除气态物质，
其中通过至少第一移除装置移除进料口上方的反应空间的上部的至少一个内壁上的沉积物。
本发明的方法优选连续地进行，使得预聚物熔体的连续料流因切向引入而润湿进料口下方的反应空间的整个内表面，并因此防止沉积物的形成。在反应空间的进料口上方形成的沉积物通过至少第一移除装置而移除。在本说明书中，至少第一移除装置可连续或不连续地运行。为了移除沉积物，使其沿着进料口上方的上部的纵向柱轴线移动。同时，还优选使其绕上部的纵向柱轴线转动。
由于与预聚物熔体相比，聚合物熔体具有提高的粘度，因此聚合物熔体下降到反应空间的底部并通过第一排料口排出。根据本发明，优选通过使聚合物熔体移向第一排料口的速度随着与第一排料口的距离的降低而增加，从而加速聚合物熔体的排出。更优选地，通过输送装置将聚合物熔体输送至第一排料口，从而实现聚合物熔体的排出。
原则上，可用任何可转化为熔体的聚合物来进行本发明的方法。聚合物优选选自热塑性聚合物。聚合物更优选选自聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚烯烃、乙烯基芳族聚合物、聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜，及其混合物。
优选地，聚合物为聚酰胺且气态物质为水蒸汽。
因此，本发明的方法的具体实施方案是一种合成脂族或半芳族聚酰胺的方法，其中，在步骤a)中，提供脂族或半芳族聚酰胺的预聚物并将其供给至本发明所使用的装置中。
在本发明的上下文中，使用缩写来表示聚酰胺，其中一些为本领域中常见的，所述缩写由字母PA以及跟在后面的数字和字母组成。这些缩写中的一些在DIN EN ISO 1043-1中被标准化。可由H2N-(CH2)x-COOH类的氨基羧酸获得的聚酰胺或相应的内酰胺被称为PAZ，其中Z表示单体中的碳原子的数目。例如，PA 6表示ε-己内酰胺的聚合物或ε-氨基己酸的聚合物。由H2N-(CH2)x-NH2和HOOC-(CH2)y-COOH类的二胺和二羧酸获得的聚酰胺被称为PAZ1Z2，其中Z1表示二胺中的碳原子的数目，且Z2表示二羧酸中的碳原子的数目。共聚酰胺通过对组分以其比例的顺序并用斜线隔开的方式进行列举来表示。例如，PA 66/610为己二胺、己二酸和癸二酸的共聚酰胺。对于本发明中使用的具有芳族基团或脂环族基团的单体，使用以下字母缩写：
T＝对苯二甲酸、I＝间苯二甲酸、MXDA＝间苯二甲胺、IPDA＝异佛尔酮二胺、PACM＝4,4'-亚甲基二(环己胺)、MACM＝2,2'-二甲基-4,4'-亚甲基二(环己胺)。
在下文中，表述“C1-C4-烷基”包括未取代的直链和支链C1-C4-烷基基团。C1-C4-烷基基团的实例特别地为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基(1,1-二甲基乙基)。
在下文提及的芳族二羧酸、脂族二羧酸、脂环族二羧酸和一元羧酸中，羧基基团各自可以以未衍生化的形式或以衍生物的形式存在。在二羧酸的情况下，没有羧基基团、一个羧基基团或两个羧基基团可为衍生物的形式。合适的衍生物为酸酐、酯、酰氯、腈和异氰酸酯。优选的衍生物为酸酐或酯。二羧酸的酸酐可为单体形式或聚合物形式。优选的酯为烷基酯和乙烯基酯，更优选C1-C4-烷基酯，特别是甲酯或乙酯。二羧酸优选为单烷基酯或二烷基酯的形式，更优选单-C1-C4-烷基酯或二-C1-C4-烷基酯，更优选单甲酯、二甲酯、单乙酯或二乙酯。二羧酸还优选为单乙烯基酯或二乙烯基酯的形式。二羧酸还优选为混合酯的形式，更优选具有不同的C1-C4-烷基组分的混合酯，尤其是甲基乙基酯。
聚酰胺预聚物通过含有至少一种适于形成聚酰胺的组分的含水组合物的缩聚来提供。
优选地，预聚物(和相应的脂族或半芳族聚酰胺)包含选自以下的掺入组分：
A)未取代或取代的芳族二羧酸和未取代或取代的芳族二羧酸的衍生物，
B)未取代或取代的芳族二胺，
C)脂族或脂环族二羧酸及其衍生物，
D)脂族或脂环族二胺，
E)一元羧酸及其衍生物，
F)一元胺，
G)至少三官能的胺，
H)内酰胺，
I)ω-氨基酸，
K)不同于A)-I)且可与其共缩合的化合物。
合适的实施方案为脂族聚酰胺。对于PA Z1Z2类的脂族聚酰胺(如PA 66)，适用的条件是必须存在组分C)和D)的至少一种且不存在组分A)和B)。对于PA Z类的脂族聚酰胺(PA 6或PA 12)，适用的条件是至少必须存在组分H)。
优选的实施方案是半芳族聚酰胺。对于半芳族聚酰胺，适用的条件是必须存在组分A)和B)中的至少一种以及组分C)和D)中的至少一种。
芳族二羧酸A)优选各自选自未取代或取代的邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸或联苯二羧酸，以及前述芳族二羧酸的衍生物和混合物。
取代的芳族二羧酸A)优选具有至少一个(例如1、2、3或4个)C1-C4烷基基团。更特别地，取代的芳族二羧酸A)具有1或2个C1-C4烷基基团。这些C1-C4烷基基团优选选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基，更优选甲基、乙基和正丁基，特别是甲基和乙基以及尤其为甲基。取代的芳族二羧酸A)也可带有不扰乱酰胺化的其他官能团，例如5-磺基间苯二甲酸，及其盐和衍生物。其优选的实例为5-磺基间苯二甲酸二甲酯的钠盐。
优选地，芳族二羧酸A)选自未取代的对苯二甲酸、未取代的间苯二甲酸、未取代的萘二羧酸、2-氯对苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸、5-甲基间苯二甲酸和5-磺基间苯二甲酸。
更优选地，所使用的芳族二羧酸A)为对苯二甲酸、间苯二甲酸，或者对苯二甲酸与间苯二甲酸的混合物。
优选地，本发明提供的半芳族聚酰胺预聚物在所有二羧酸中具有比例为至少50摩尔％，更优选70摩尔％至100摩尔％的芳族二羧酸。在具体的实施方案中，通过本发明的方法制备的半芳族聚酰胺(和在步骤a)中所提供的预聚物)具有比例为至少50摩尔％、优选70摩尔％至100摩尔％的对苯二甲酸或间苯二甲酸或对苯二甲酸与间苯二甲酸的混合物，基于所有二羧酸计。
芳族二胺B)优选选自二(4-氨基苯基)甲烷、3-甲基联苯胺、2,2-二(4-氨基苯基)丙烷、1,1-二(4-氨基苯基)环己烷、1,2-苯二胺、1,4-苯二胺、1,4-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,3-二氨基甲苯、间苯二甲胺、N,N'-二甲基-4,4'-联苯二胺、二(4-甲基氨基苯基)甲烷、2,2-二(4-甲基氨基苯基)丙烷或其混合物。
脂族或脂环族二羧酸C)优选选自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷-α,ω-二羧酸、十二烷-α,ω-二羧酸、马来酸、富马酸或衣康酸、顺式-和反式-环己烷-1,2-二羧酸、顺式-和反式-环己烷-1,3-二羧酸、顺式-和反式-环己烷-1,4-二羧酸、顺式-和反式-环戊烷-1,2-二羧酸、顺式-和反式-环戊烷-1,3-二羧酸，及其混合物。
脂族或脂环族二胺D)优选选自乙二胺、丙二胺、丁二胺、庚二胺、己二胺、戊二胺、辛二胺、壬二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、2-甲基戊二胺、2,2,4-三甲基己二胺、2,4,4-三甲基己二胺、5-甲基壬二胺、2,4-二甲基辛二胺、5-甲基壬二胺、双(4-氨基环己基)甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷，及其混合物。
更优选地，二胺D)选自己二胺、2-甲基戊二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、双(4-氨基环己基)甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷，及其混合物。
在具体的实施方案中，半芳族聚酰胺包含至少一种选自下列的共聚二胺D)：己二胺、双(4-氨基环己基)甲烷(PACM)、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷(MACM)、异氟尔酮二胺(IPDA)，及其混合物。
在具体的实施方案中，半芳族聚酰胺包含过量的己二胺作为共聚二胺D)。
在其他具体的实施方案中，半芳族聚酰胺包含过量的双(4-氨基环己基)甲烷作为共聚二胺D)。
在其他具体的实施方案中，半芳族聚酰胺包含过量的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷(MACM)作为共聚二胺D)。
在其他具体的实施方案中，半芳族聚酰胺包含过量的异氟尔酮二胺(IPDA)作为共聚二胺D)。
预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)可包含至少一种共聚合的一元羧酸E)。一元羧酸E)用于封端根据本发明制备的聚酰胺。原则上，合适的一元羧酸为所有能在聚酰胺缩合的反应条件下与至少一些可得的氨基基团进行反应的那些。合适的一元羧酸E)为脂族一元羧酸、脂环族一元羧酸和芳族一元羧酸。其包括乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸或叔丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、新戊酸、环己烷羧酸、苯甲酸、甲基苯甲酸、α-萘羧酸、β-萘羧酸、苯乙酸、油酸、蓖麻油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸，来自大豆、亚麻籽、蓖麻油植物和向日葵的脂肪酸，丙烯酸、甲基丙烯酸、酸、酸及其混合物。
如果所使用的一元羧酸E)为不饱和的羧酸或其衍生物，则可建议其在市售阻聚剂的存在下起作用。
更优选地，一元羧酸E)选自乙酸、丙酸、苯甲酸及其混合物。
在具体的实施方案中，预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)仅包含丙酸作为共聚合的一元羧酸E)。
在其他具体的实施方案中，预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)仅包含苯甲酸作为共聚合的一元羧酸E)。
在其他具体的实施方案中，预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)仅包含乙酸作为共聚合的一元羧酸E)。
预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)可包含至少一种共聚合的一元胺F)。在本发明的上下文中，脂族聚酰胺仅包含共聚合的脂族一元胺或脂环族一元胺。一元胺F)用于封端根据本发明所制备的聚酰胺。原则上，合适的一元胺为所有能在聚酰胺缩合的反应条件下与至少一些可得的羧酸基团反应的那些。合适的一元胺F)为脂族一元胺、脂环族一元胺和芳族一元胺。其包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、庚胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、环己胺、二环己胺、苯胺、甲苯胺、二苯胺、萘胺，及其混合物。
为制备预聚物(和相应的脂族和半芳族聚酰胺)，还可使用至少一种至少三官能的胺G)。其包括N'-(6-氨基己基)己烷-1,6-二胺、N'-(12-氨基十二烷基)十二烷-1,12-二胺、N'-(6-氨基己基)十二烷-1,12-二胺、N'-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]己烷-1,6-二胺、N'-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]十二烷-1,12-二胺、N'-[(5-氨基-1,3,3-三甲基环己基)甲基]己烷-1,6-二胺、N'-[(5-氨基-1,3,3-三甲基环己基)甲基]十二烷-1,12-二胺、3-[[[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]氨基]甲基]-3,5,5-三甲基环己胺、3-[[(5-氨基-1,3,3-三甲基环己基)甲基氨基]甲基]-3,5,5-三甲基环己胺、3-(氨基甲基)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]-3,5,5-三甲基环己胺。优选地，不使用至少三官能的胺G)。
合适的内酰胺H)为ω-己内酰胺、2-哌啶酮(δ-戊内酰胺)、2-吡咯烷酮(γ-丁内酰胺)、辛内酰胺、庚内酰胺、月桂基内酰胺，及其混合物。
合适的ω-氨基酸I)为6-氨基己酸、7-氨基庚酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸，及其混合物。
不同于A)至I)且可与其共缩合的合适的化合物K)为至少三元羧酸、二氨基羧酸等。
合适的化合物K)还为4-[(Z)-N-(6-氨基己基)-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-(6-氨基己基)-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸、(6Z)-6-(6-氨基己基亚氨基)-6-羟基己烷羧酸、4-[(Z)-N-[(5-氨基-1,3,3-三甲基环己基)甲基]-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-[(5-氨基-1,3,3-三甲基环己基)甲基]-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸、4-[(Z)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸、3-[(Z)-N-[3-(氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己基]-C-羟基碳亚氨基]苯甲酸，及其混合物。
在优选的实施方案中，本发明的方法用于制备脂族聚酰胺。
在这种情况下，聚酰胺优选选自PA 6、PA 11、PA 12、PA 46、PA 66、PA 666、PA 69、PA 610、PA 612、PA 96、PA 99、PA 910、PA 912、PA 1212，及其共聚物和混合物。
更特别地，脂族聚酰胺为PA 6、PA 66或PA 666，最优选PA 6。
在其他优选的实施方案中，本发明的方法用于制备半芳族聚酰胺。
在这种情况下，聚酰胺优选选自PA 6.T、PA 9.T、PA 8.T、PA 10.T、PA 12.T、PA6.I、PA 8.I、PA 9.I、PA 10.I、PA 12.I、PA 6.T/6、PA 6.T/10、PA 6.T/12、PA 6.T/6.I、PA6.T/8.T、PA 6.T/9.T、PA 6.T/10T、PA 6.T/12.T、PA 12.T/6.T、PA 6.T/6.I/6、PA 6.T/6.I/12、PA 6.T/6.I/6.10、PA 6.T/6.I/6.12、PA 6.T/6.6、PA 6.T/6.10、PA 6.T/6.12、PA10.T/6、PA 10.T/11、PA 10.T/12、PA 8.T/6.T、PA 8.T/66、PA 8.T/8.I、PA 8.T/8.6、PA8.T/6.I、PA 10.T/6.T、PA 10.T/6.6、PA 10.T/10.I、PA 10T/10.I/6.T、PA 10.T/6.I、PA4.T/4.I/46、PA 4.T/4.I/6.6、PA 5.T/5.I、PA 5.T/5.I/5.6、PA 5.T/5.I/6.6、PA 6.T/6.I/6.6、PA MXDA.6、PA IPDA.I、PA IPDA.T、PA MACM.I、PA MACM.T、PA PACM.I、PAPACM.T、PA MXDA.I、PA MXDA.T、PA 6.T/IPDA.T、PA 6.T/MACM.T、PA 6.T/PACM.T、PA 6.T/MXDA.T、PA 6.T/6.I/8.T/8.I、PA 6.T/6.I/10.T/10.I、PA 6.T/6.I/IPDA.T/IPDA.I、PA6.T/6.I/MXDA.T/MXDA.I、PA 6.T/6.I/MACM.T/MACM.I、PA 6.T/6.I/PACM.T/PACM.I、PA6.T/10.T/IPDA.T、PA 6.T/12.T/IPDA.T、PA 6.T/10.T/PACM.T、PA 6.T/12.T/PACM.T、PA10.T/IPDA.T、PA 12.T/IPDA.T，及其共聚物和混合物。
在这种情况下，聚酰胺更优选选自PA 6.T、PA 9.T、PA 10.T、PA 12.T、PA 6.I、PA9.I、PA 10.I、PA 12.I、PA 6.T/6.I、PA 6.T/6、PA6.T/8.T、PA 6.T/10T、PA 10.T/6.T、PA6.T/12.T、PA12.T/6.T、PA IPDA.I、PA IPDA.T、PA 6.T/IPDA.T、PA 6.T/6.I/IPDA.T/IPDA.I、PA 6.T/10.T/IPDA.T、PA 6.T/12.T/IPDA.T、PA 6.T/10.T/PACM.T、PA 6.T/12.T/PACM.T、PA 10.T/IPDA.T、PA 12.T/IPDA.T，及其共聚物和混合物。
在具体的实施方案中，半芳族聚酰胺为PA 6.T/6.I。
在其他具体的实施方案中，半芳族聚酰胺为PA 6.T/6.I/IPDA.T/IPDA.I。
在其他具体的实施方案中，半芳族聚酰胺为PA 6.T/6.I/MXDA.T/MXDA.I。
为制备本发明中所提供的预聚物，通常使用包含至少一种适于形成聚酰胺的组分的含水组合物。原则上，可通过本领域技术人员已知的常规方法来制备预聚物。一种合适的制备半芳族聚酰胺低聚物的方法记载在，例如，EP 0 693 515 A1中。
所提供的用于本发明的方法中的预聚物(特别是聚酰胺预聚物)优选具有的数均分子量Mn为约500至约12000g/mol、优选约1000至4000g/mol。
原则上，本发明的方法可在适合于该方法的任意装置中进行。但优选在上述本发明的装置中进行该方法。
如果本发明的方法用于制备脂族聚酰胺，则其优选具有的数均分子量Mn在13000-28 000g/mol的范围内。
如果本发明的方法用于制备半芳族聚酰胺，则其优选具有的数均分子量Mn在13000-25 000g/mol的范围内，更优选为15 000-20 000g/mol。
通过本发明的方法得到的脂族聚酰胺优选具有的重均分子量Mw在20 000-140000g/mol的范围内。
通过本发明的方法得到的半芳族聚酰胺优选具有的重均分子量Mw在25 000-125000g/mol的范围内。
通过本发明的方法得到的脂族和半芳族聚酰胺优选具有的多分散性PD(＝Mw/Mn)不超过6，更优选不超过5，特别地不超过3.5。
附图说明和实施例
现通过工作实施例并参照附图对本发明进行说明。
图1示出了本发明的一个实施方案中的装置的横截面。
图2示出了图1的装置沿着线II-II的截面。
图3示出了本发明的另一个实施方案中的装置的横截面。
图4示出了图3的装置省略其反应空间的顶部的顶视图。
本发明的装置的第一个实施方案示于图1和图2中。反应空间1具有上部11和下部12。上部11为圆柱形并由两个圆形表面111、112和一个壳体表面113所界定。上部11和下部12通过第一圆形表面111彼此连接。在上部11的壳体表面113中设置有通过入口管线21连接的进料口2。进料口2被设置成使得能够通过进料口2沿着反应空间1的上部11的壳体表面113切向引入液体。图1中所示的下部12的横截面从上部11向下递减。下部12终止于第一排料口3。第二排料口4设置在上部11的壳体表面113的进料口2的上方，并与出口管线41连接。设置第一移除装置51使得其可在反应空间1的上部11中移动。所述第一移除装置51由引导穿过反应空间1的顶部的杆组成，所述杆的下端终止于移除头。移除头与上部11的内壁接触，选择杆的长度使得移除头可在进料口2上方的整个区域中以及进料口2下方的上部11的部分区域中移动。此外，第一移除装置51可绕纵向柱轴线转动。
本发明的装置的另一个实施方案示于图3和图4中。反应空间1被划分为圆柱形上部11和下部12，所述上部11具有两个圆形表面111、112和一个壳体表面113，这与第一个实施方案中的划分相对应。进料口2通过入口管线21与上部11的第二圆形表面112连接，且被布置成使得其能够通过进料口2沿着壳体表面113将液体切向引入上部11中。与第一个实施方案相反，第一排料口3不设置在下部12的底部，而是设置在该底部的侧面。为了通过第一排料口3输送聚合物熔体，提供以输送螺杆的形式设置在下部12的输送装置6，其通过电动机61驱动。第一移除装置51由棒511和通过六根辐条513与所述棒511连接的环形叶片512组成。在辐条513之间是孔口。入口管线21引导穿过这些孔口514中的一个。所有孔口能使气态物质9通过第一移除装置51而移动至第二排料口4。第二排料口4与出口管线41连接，所述出口管线41继而与出口管42连接。沿着出口管线41的纵轴线设置有可移动的第二移除装置52，从而能够从出口管线41的内壁上移除沉积物。第二移除装置52与出口管线41的内壁接触。
在本发明的方法的一个合成聚合物的实施方案中，其在根据图3和图4所述的本发明的装置中进行，通过与上部11的壳体表面113相切的进料口2向装置的反应空间1中引入预聚物熔体7。它们聚集在反应空间的下部12。使预聚物熔体7进行聚合以得到聚合物熔体8，其通过输送装置6从第一排料口3输送出去。水蒸汽作为气态物质通过第二排料口4、出口管线41和出口管42从反应空间1输送出去。通过第一移除装置51在反应空间11中的垂直移动而移除进料口2上方的上部11的内壁上的沉积物。通过第二移除装置52沿着整个出口管线41的移动而移除出口管线41中的沉积物。
本发明的装置能够进行本发明的方法并避免在反应空间或出口管线中形成沉积物。这使得能够长时间地连续进行本发明的方法，而无需任何中断来对装置进行人工清理以移除沉积物。
附图标记列表
1 反应空间
2 进料口
3 第一排料口
4 第二排料口
6 输送装置
7 预聚物熔体
8 聚合物熔体
9 气态物质
11 上部
12 下部
21 入口管线
41 出口管线
42 出口管
51 第一移除装置
52 第二移除装置
61 驱动机
111 第一圆形表面
112 第二圆形表面
113 壳体表面
511 棒
512 叶片
513 一根或多根辐条
514 一个或多个孔口

Claims (12)

1.一种在装置中合成聚合物同时分离气态物质的连续方法，所述装置包括
-反应空间(1)，其包括基本上为圆柱形的上部(11)，以及下部(12)，所述上部(11)被两个圆形表面(111，112)和一个壳体表面(113)所界定并具有纵向柱轴线，所述上部(11)和所述下部(12)通过第一圆形表面(111)彼此连接，
-进料口(2)，其设置在壳体表面(113)中，或者，进料口(2)通过入口管线(21)与上部(11)的第二圆形表面(112)连接，第一移除装置(51)具有引导入口管线(21)穿过的孔口，
使得在两种情况下能够通过进料口(2)沿着壳体表面(113)向上部(11)中切向引入液体，
-第一排料口(3)，其设置在下部(12)的壁中，
-第二排料口(4)，其设置在第二圆形表面(112)中或进料口(2)与第二圆形表面(112)之间的壳体表面(113)中，和
-至少一个第一移除装置(51)，其被设置成可沿着至少第二圆形表面(112)与进料口(2)之间的纵向柱轴线移动并与壳体表面(113)接触，
所述连续方法具有下列方法步骤：
a)通过与上部(11)的壳体表面(113)相切的进料口(2)，将预聚物熔体(7)进料至反应空间(1)的圆柱形的上部(11)中，
b)使所述预聚物熔体(7)聚合以形成聚合物熔体(8)，
c)通过反应空间(1)的第一排料口(3)，从反应空间(1)中移除聚合物熔体(8)，以及
d)通过进料口(2)上方的反应空间(1)的第二排料口(4)，从反应空间(1)中移除气态物质(9)，
其中通过至少第一移除装置(51)移除进料口(2)上方的反应空间(1)的上部(11)的至少一个内壁上的沉积物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一移除装置(51)绕上部(11)的纵向柱轴线转动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二排料口(4)与出口管线(41)连接，在所述出口管线(41)中设置有第二移除装置(52)，其被设置成可沿着出口管线(41)移动并与出口管线(41)的内表面接触。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中下部(12)的横截面从上部(11)朝向第一排料口(3)递减。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中聚合物熔体(8)移向第一排料口(3)的速度随着与第一排料口(3)的距离的降低而增加。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过输送装置(6)将聚合物熔体(8)输送至第一排料口(3)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物为热塑性聚合物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚合物选自聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚烯烃、乙烯基芳族聚合物、聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚砜，及其混合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述聚合物为聚醚砜。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物为聚酰胺且所述气态物质为水蒸汽。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物为半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺包含至少一个具有芳族基团的重复单元和至少一个具有结合形式的脂族基团或脂环族基团的重复单元。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚合物为选自以下的聚酰胺：
PA 6.T、PA 9.T、PA8.T、PA 10.T、PA 12.T、PA 6.I、PA 8.I、PA 9.I、PA 10.I、PA 12.I、PA 6.T/6、PA 6.T/10、PA 6.T/12、PA 6.T/6.I、PA6.T/8.T、PA 6.T/9.T、PA 6.T/10T、PA6.T/12.T、PA 12.T/6.T、PA 6.T/6.I/6、PA 6.T/6.I/12、PA 6.T/6.I/6.10、PA 6.T/6.I/6.12、PA 6.T/6.6、A 6.T/6.10、PA 6.T/6.12、PA 10.T/6、PA 10.T/11、PA 10.T/12、PA8.T/6.T、PA 8.T/66、PA 8.T/8.I、PA 8.T/8.6、PA 8.T/6.I、PA 10.T/6.T、PA 10.T/6.6、PA10.T/10.I、PA 10T/10.I/6.T、PA 10.T/6.I、PA 4.T/4.I/46、PA 4.T/4.I/6.6、PA 5.T/5.I、PA 5.T/5.I/5.6、 PA 5.T/5.I/6.6、PA 6.T/6.I/6.6、PA MXDA.6、PA IPDA.I、PAIPDA.T、PA MAC M.I、PA MACM.T、PA PACM.I、PA PACM.T、PA MXDA.I、PA MXDA.T、PA 6.T/IPDA.T、PA 6.T/MACM.T、PA 6.T/PACM.T、PA 6.T/MXDA.T、PA 6.T/6.I/8.T/8.I、PA 6.T/6.I/10.T/10.I、PA 6.T/6.I/IPDA.T/IPDA.I、PA 6.T/6.I/MXDA.T/MXDA.I、PA 6.T/6.I/MACM.T/MACM.I、PA 6.T/6.I/PACM.T/PACM.I、PA 6.T/10.T/IPDA.T、PA 6.T/12.T/IPDA.T、PA 6.T/10.T/PACM.T、PA 6.T/12.T/PACM.T、PA 10.T/IPDA.T、PA 12.T/IPDA.T，及其共聚物和混合物。
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