-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Polyamid-6 (PA 6) durch hydrolytische
Polymerisation von ε-Caprolactam
(im Folgenden auch kurz Caprolactam genannt), wobei in einem ersten
Schritt die Ringöffnung
des Caprolactams unter Einwirkung von hohen Wassergehalten stattfindet
und in folgenden Schritten die Polykondensation bei niedrigen Temperaturen
und effektiver Entwässerung
durchgeführt
wird. Außerdem
betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Polyamid 6 kann in geringen Anteilen
(insbesondere weniger als 10 Gew.-%, besonders weniger als 5 Gew.-%)
andere Wiederholungsanteile, Endgruppen oder sonstige Molekülbestandteile
enthalten als solche, die sich von ε-Caprolactam ableiten. Es wird
trotzdem als Polyamid 6 bezeichnet.
-
Verfahren zur Herstellung von Polyamid-6
sind bekannt, zum Beispiel aus Kohan, Nylon Plastics Handbook, Carl
Hanser Verlag, München,
1995 oder aus Kunststoff Handbuch, 3. Technische Thermoplaste, 4.
Polyamide, Carl Hanser Verlag, München,
1998 (Seite 42-47 sowie 65-71). Demnach wird in einem ersten Schritt
Caprolactam unter Einwirkung von Wasser zumindest teilweise zur
korrespondierenden Aminocapronsäure
gespalten, die dann im Folgeschritt unter Entfernung von Wasser
durch Polyaddition und Polykondensation weiter polymerisiert.
-
Im industriellen Maßstab wird
PA 6 in einem sogenannten VK-Rohr (VK steht als Abkürzung für das deutsche "vereinfacht kontinuierlich") produziert, in
dem flüssiges
Caprolactam mit ca. 1 bis 4 Gew.-% Wasser von oben einem oder einer
Reihe von vertikalen Rohrreaktoren zugeführt wird. Überschüssiges Wasser wird abdestilliert.
Die Polymerisation wird bei Temperaturen zwischen 240 und 270°C und einer
Verweilzeit von 15 bis 30 Stunden durchgeführt. Eine deutliche Beschleunigung
des Verfahrens um einige Stunden lässt sich durch Vorschalten
einer Druck stufe erreichen, in dem die geschwindigkeitsbestimmende
Spaltung von Caprolactam bei erhöhtem
Druck (d.h. bei einem Druck oberhalb des normalen Atmosphärendrucks)
unter ansonsten ähnlichen
Bedingungen durchgeführt
wird.
-
Bei diesem Verfahrenskonzept wird
die erreichbare Viskosität
(als Maß für die mittlere
molare Masse des PA 6) durch den Wassergehalt der Schmelze des Caprolactams
bestimmt. In der Regel werden relative Viskositäten um 2,6 bis 3,0 (gemessen
als 1 gew.-%ige Lösung
in m-Kresol bei 25°C)
erreicht.
-
Aus thermodynamischen Gründen ist
bei diesem Verfahren der Umsatz begrenzt. So liegen im Gleichgewicht
bei 270°C
neben Polyamid noch ca. 10 Gew.-% Restgehalt an niedermolekularen
Spezies vor, im wesentlichen Caprolactam und zyklische Oligomere
des Caprolactams (insbesondere Dimer bis Tetramer). Eine Sonderstellung
nimmt hierbei das zyklische Dimere (im Folgenden auch Dimer genannt)
des Caprolactams ein, da es zu Problemen, z.B. durch Ablagerungen
bei der Weiterverarbeitung des fertigen Polymeren, führen kann.
-
Dieser Restgehalt sinkt signifikant
mit abnehmender Temperatur. Da sich der Anteil an niedermolekularen
Bestandteilen auf weitere Anwendungen störend auswirkt, ist es notwendig,
den Restgehalt zu minimieren. Dies kann entweder durch wässrige Extraktion
des PA 6 nach der Polymerisation oder durch Vakuumentlactamisierung
des PA 6 nach der Polymerisation oder durch eine optimierte Prozessführung der
Polymerisation oder eine Kombination von Vakuumentlactamisierung
mit optimierter Prozessführung
oder wässriger
Extraktion mit optimierter Prozessführung geschehen.
-
-
Für
anspruchsvollere Anwendungen des PA 6 wie zum Beispiel Extrusionsanwendungen
wird die Schmelze zunächst
granuliert und anschließend
in heißem
Wasser extrahiert (wie offenbart in
EP-A 1 030 872 ,
EP-A 0 792 672 ). Auf diesem Wege können neben
dem Caprolactam auch nennenswerte Mengen an Oligomeren entfernt
werden. Das Granulat nimmt bei diesem Vorgang erhebliche Mengen
an Wasser (bis zu 12 Gew.-%) auf.
-
Um eine Verarbeitung des PA 6 zu
ermöglichen,
muss dem Extraktionsschritt eine Trocknung folgen (wie offenbart
in
EP-A 0 732 351 ,
EP-A 0 407 876 ).
Dabei wird das aufgenommene Wasser mit heißem Inertgas (Stickstoff) wieder
entfernt. Für
bestimmte Anwendungen (z.B. Folienanwendungen) notwendige höhere Viskositäten als
die oben genannten werden üblicherweise
durch Temperaturerhöhung
bei der Trocknung erreicht (sogenannte Festphasen-Nachkondensation).
-
Diese Festphasennachkondensation
wird üblicherweise
bei Temperaturen von 30 bis 80°C
unter dem Polymerschmelzpunkt im Vakuum oder Inertgasgegenstrom
durchgeführt.
Man erzielt z.B. ausgehend von Polyamid 6 mit einer relativen Viskosität von 2,8
in 24 Stunden bei 185°C
eine relative Viskosität
von ca. 4 (gemessen als 1 gew.-%ige Lösung in m-Kresol bei 25°C).
-
Anschließend muss auch das Extraktionswasser
aufgearbeitet werden, da ein Verwerfen des Caprolactams und der
Oligomeren wirtschaftlich nicht vertretbar ist (wie offenbart in
DE-A 19 801 267 ,
EP-A 0 048 340 ,
DE-A 2 501 348 ).
Zu diesem Zweck wird die wässrige
Extraktionslösung
in entsprechenden mehrstufigen Eindampfanlagen soweit aufkonzentriert,
dass sie wieder in der Reaktion eingesetzt werden kann.
-
Die Reinigung der Polymerschmelze
des PA 6 stellt somit einen aufwendigen und kostenintensiven Prozess
dar. Ziel einer optimalen Reaktionsführung muss es daher sein, einen
hohen Umsatz an Caprolactam zu erzielen und möglichst wenig zyklische Oligomere
zu bilden. Hohe Umsätze
an Caprolactam kann man bekanntlich durch Absenkung der Schmelzetemperatur
zum Ende der Reaktion erzielen. Bei niedrigen Temperaturen liegt
der Gleichgewichtsgehalt an Caprolactam bei etwa 7 Gew. %. Dieses
Konzept wird allgemein angewendet und hat sich seit langen bewährt.
-
Die Polymerisation von PA 6 kann
batchweise (d.h. in mehreren aufeinanderfolgenden diskontinuierlich
durchgeführten
Ansätzen)
einstufig (z.B. in einem VK-Rohr)
oder auch zweistufig erfolgen (wie offenbart in Kunststoffhandbuch
Band 3/4 Polyamide, 1998, Hanser Verlag, Seite 67 bis 68).
-
Allen Reaktionsführungen sind folgende drei
Phasen gemeinsam:
-
- 1. Ringöffnung
des Caprolactams,
- 2. Wasserabscheidung,
- 3. Weiterer Molgewichtsaufbau (Aufbau der mittleren molaren
Masse des PA 6).
-
Diese drei Phasen spiegeln sich auch
im Ablauf der Batchreaktion bzw. in der Verschaltung und Ausführung der
kontinuierlich betriebenen Apparate wider. Bei der ansatzweisen
Fahrweise (gleichbedeutend mit batchweise) wird zunächst unter
Druck das Caprolactam gespalten. Dazu wird das aufgeschmolzene Caprolactam
mit etwas Wasser (weniger als 2 Gew.-%) auf eine Starttemperatur
von etwa 240°C
gebracht. Die exotherme Startreaktion führt zu einer erheblichen Temperaturerhöhung in
der Schmelze. Bis zum Gleichgewichtsumsatz wird Caprolactam aufgespalten.
Das Präpolymer
weist dann noch etwa 8 Gew.-% bis 10 Gew.-% Monomer (Caprolactam)
auf. Anschließend
wird durch Druckabsenkung (bis zum Umgebungsdruck oder auch ins
Vakuum) Wasser und Monomer ausgetrieben. Dadurch wird das Gleichgewicht
in Richtung höherer
Polymerisationsgrade verschoben. Schließlich wird bis zum Erreichen
des gewünschten
Molgewichtes bei moderaten Temperaturen (250°C) nachreagiert. Diese Fahrweise
führt zu
geringen Gehalten an Caprolactam im fertigen Polymer.
-
Analog zur einstufigen Polymerisation
von PA 6 gestaltet sich die zweistufige kontinuierliche Polymerisation
von PA 6, bei der in der ersten Stufe unter Druck die Ringöffnungsreaktion
des Caprolactams abläuft. Dieser
Schritt läuft
bevorzugt adiabat ab und erzeugt ein Präpolymer das zwar ein geringes
mittleres Molgewicht aufweist, aber bereits einen hohen Umsatz an
Caprolactam aufweist. Anschließend
wird die Schmelze des Präpolymers
erhitzt und in die zweite Stufe hinein entspannt. Dies führt zu einem
Ausdampfen von Wasser und Caprolactam. Caprolactam wird üblicherweise
durch eine aufgesetzte Destillationskolonne und zugehörigen Kondensator
zurückgehalten
und dem Reaktor direkt wieder zugeführt. Über Kopf verlässt also
nur Wasser den Apparat. Im Oberteil der zweiten Stufe (Entspannungsstufe)
wird der Schmelze wiederum die Wärme zugeführt, die
ihr durch die Verdampfung von Wasser und Lactam entzogen wurde.
Weiter unten im Reaktor wird die Schmelze dann gekühlt, um
einen möglichst
hohen Umsatz zu erzielen.
-
Bei der einstufigen kontinuierlichen
Polymerisation von PA 6 ist das Verfahrenskonzept stärker integriert
als bei der zweistufigen Polymerisation. Im Oberteil des Reaktors
laufen gleichzeitig die Ringöffnungsreaktion
und Wasserentfernung ab. Apparativ ist dieses Konzept einfacher
als die zweistufige Variante, es erfordert aber insgesamt mehr Verweilzeit.
-
Die Polymerisationsreaktoren werden üblicherweise
so betrieben, dass die Polymerschmelze am Austritt des Apparates
bzw. am Ende des Reaktionsprozesses im Reaktionsgleichgewicht ist,
was Caprolactamgehalt und Molgewicht angeht. Damit einher geht auch
ein gewisser Gehalt an zyklischen Oligomeren. Dieser ist aber im
Normalfall nicht im Gleichgewicht, da sich dieses bei den Oligomeren
deutlich langsamer einstellt, als beim Monomergehalt und beim Molgewicht.
Dies ist offenbart in Tai, Tagawa, Simulation of hydrolytic polymerisation
of caprolactam in various reactors, Industrial and Engineering Chemistry
Product Research and Development, Seiten 192 bis 206, Jahrgang 1983.
Der Dimergehalt der Schmelze, die den Reaktor verlässt, ist abhängig von
den Bedingungen, die im Reaktor (insbesondere abhängig von
Wassergehalt und Temperatur) durchlaufen werden. In üblichen
zweistufigen Reaktoren, bestehend aus einer Druckstufe (2 Gew.-%
Wasser, 250°C
bis 280°C,
8 bar, adiabat) und einer Entspannungsstufe (270°C bis 250°C, 1 bar) werden Lactamgehalte von
etwa 7 Gew.-% und Dimergehalte von etwa 0,7 Gew.-% erreicht. Der
Wert für
das Dimere liegt damit zwar noch unter dem Gleichgewichtswert (ca.
1 Gew.-%), ist aber nicht weit davon entfernt.
-
Ausgehend von den aus dem Stand der
Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Polyamid 6 liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Polyamid 6 bereitzustellen, bei dem das Polyamid
6q nach der Polymerisation einen möglichst geringen Gehalt an
zyklischen Dimeren des ε-Caprolactams
aufweist. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, in der dieses Verfahren
durchgeführt
werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren zur Herstellung von Polyamid 6 umfassend
-
- a) die Umsetzung von ε-Caprolactam und Wasser in einer
ersten Reaktionsstufe zu einem Zwischenproduktgemisch bei einem
Druck oberhalb des normalen Atmosphärendruckes und bei einer Temperatur
von 230°C
bis 250°C
und bei einem Wassergehalt von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die
Summe der Massen des ε-Caprolactams
und des Wassers, und
- b) die anschließende
Entwässerung
des Zwischenproduktgemisches durch Wärmezufuhr auf einen Wassergehalt
von weniger als 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Zwischenproduktgemisches,
und
- c) die Umsetzung des Zwischenproduktgemisches in einer zweiten
Reaktionsstufe bei einem Absolutdruck zwischen 1 mbar und 1 013
mbar und bei einer Temperatur von 230°C bis 250°C.
-
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe
gelöst
durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
umfassend
-
- a) einen Druckreaktor (23) zur Durchführung der
ersten Reaktionsstufe, wobei der Druckreaktor (23) Wärmeaustauschflächen aufweist,
und damit verbunden
- b) eine Vorrichtung zur Entwässerung
(24) und damit verbunden
- c) eine Vorrichtung zur Durchführung der zweiten Reaktionsstufe
(25).
-
Eine besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gegeben, wenn die zweite Reaktionsstufe
in einer Vorrichtung, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Strangverdampfer, Schlaufenverdampfer,
Dünnschichtverdampfer,
Scheibenreaktor und Knetreaktor betrieben wird.
-
Eine weitere besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gegeben, wenn das Verfahren diskontinuierlich
(batchweise) betrieben wird.
-
Eine weitere besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gegeben, wenn die Entwässerung
in einer Vorrichtung durchgeführt
wird, die eine Trennkolonne umfasst, mit der das Entweichen von ε-Caprolactam
aus der Vorrichtung verhindert oder zumindest unterdrückt werden
kann.
-
Eine weitere besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gegeben, wenn die erste Reaktionsstufe
in einer Vorrichtung durchgeführt
wird, die Wärmeübertragungsflächen enthält, welche
geeignet sind, die überschüssige Reaktionswärme abzuführen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren hat zahlreiche
Vorteile. Da der Gehalt an zyklischen Dimeren des ε-Caprolactams
im erhaltenen Polyamid 6 nach der Polymerisation niedrig ist, wird
der Aufwand zur Entfernung der zyklischen Dimeren (durch wässrige Extraktion
oder Eindampfung im Vakuum) verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass diese Verringerung lediglich durch die geeignete
Wahl der Reaktionsbedingungen (insbesondere durch die geeignete
Wahl des Wassergehaltes und der Temperatur bei der Polymerisation)
erreicht wird. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass
es Polyamid 6 in einem weiten Bereich der gewünschten Molmasse liefern kann.
Außerdem
ist der Umsatz an Caprolactam hoch. Der Wassergehalt ist außerdem hoch
genug, so dass keine Probleme durch Stofftransport oder durch Phasengleichgewichte
auftreten, die die Polymerisation negativ beeinflussen würden. Außerdem ist
die Temperatur bei der Polymerisation ausreichend hoch, so dass
keine Erstarrung der Schmelze eintritt. Außerdem ist der Wassergehalt
bei der Polymerisation niedrig genug, so dass keine Probleme wegen
eines zu hohen Druckes im Reaktor auftreten.
-
Durch Experimente wurde das erfindungsgemäße Verfahren
gefunden, das es möglich
macht, den Dimergehalt der Polymerschmelze auf unter 0,3 Gew.-%
zu senken. Das optimierte Profil erfordert durchgehend eine möglichst
niedrige Temperatur bei der Polymerisation des PA 6. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass die kurze erste Phase der Reaktion in Anwesenheit
von möglichst
viel Wasser ablaufen sollte. Im Anschluss daran wird möglichst
stark entwässert
und daran die Polymerisation bis zum Erreichen der Zielviskosität durchgeführt. Durch
diese Fahrweise kann der Dimergehalt um mehr als die Hälfte (verglichen
mit konventionellen Polymerisationen) gesenkt werden. Die Polymerschmelze
befindet sich dabei nicht im Gleichgewicht bzgl. des Molgewichtes.
Bei einem solchen Konzept sollte daher in bevorzugten Ausführungsformen durch
geeignete Maßnahmen
(Zugabe von Reglern oder Wasser) dafür gesorgt werden, dass bei
einem Anlagenstillstand die Polymerschmelze ihr Molgewicht nicht
wesentlich verändert.
-
Die erfindungsgemäße Reaktionsführung lässt sich
sowohl in batchweise betriebenen Anlagen als auch in kontinuierlich
betriebenen zweistufigen Anlagen realisieren. In einer kontinuierlich
betriebenen Anlage wird die erste Stufe unter Druck betrieben (das
Druckniveau ist abhängig
vom Wassergehalt) anschließend wird
durch Wärmezufuhr
Wasser ausgetrieben. Zur Rückhaltung
des Caprolactam kann eine Trennkolonne nachgeschaltet werden. Die
entwässerte
Schmelze wird anschließend
bevorzugt wieder auf die gewünschte Reaktionstemperatur
gebracht und reagiert weiter bis zur erforderlichen Zielviskosität. Eine
weitere Abkühlung der
Schmelze im Verlauf des Hauptreaktors ist nicht erforderlich, da
bevorzugt durchweg bei möglichst
niedriger Temperatur gefahren wird.
-
Als Hauptreaktor können statt
eines konventionellen VK-Rohres auch verschiedenste Vorrichtungen (sogenannte
Finishreaktoren) eingesetzt werden. Dazu zählen vor allem Reaktionsapparate,
die im Vakuum betrieben werden und große Oberflächen zum Stoffaustausch zur
Verfügung
stellen (Strangverdampfer, Schlaufenverdampfer, Dünnschichtverdampfer,
Scheibenreaktoren, Knetreaktoren). So kann gegebenenfalls auf eine
anschließende
Extraktion mit Wasser und die Trocknung verzichtet werden oder die
Extraktion kann durch eine Vakuumentlactamisierung ersetzt werden.
Für eine
solche Vorgehensweise ist die erfindungsgemäße Reaktionsführung besonders
vorteilhaft, da durch den geringen Dimergehalt der Schmelze die
Dimerentfernung deutlich erleichtert wird.
-
Die 1 bis 3 dienen der beispielhaften
Veranschaulichung der Erfindung.
-
1 zeigt
eine Vorrichtung für
eine zweistufige kontinuierliche Polymerisation von PA 6 nach dem Stand
der Technik.
-
Caprolactam 1 wird einem
Vorwärmer 2 zugeführt. Danach
wird dem vorgewärmten
Caprolactam Wasser 3 in einer Mischvorrichtung 4 zugeführt. Diese
Mischung wird einem Druckreaktor 5 zugeführt. Das
aus dem Druckreaktor 5 erhaltene Zwischenproduktgemisch
wird einem Verdampfer 6 zugeführt und danach dem Hauptreaktor 7 zugeführt. Auf
dem Hauptreaktor 7 befindet sich eine Trennkolonne 8, über die
Wasser 9 abgetrennt werden kann. Das fertige Polyamid 6
(10) wird am unteren Ende des Hauptreaktors 7 entnommen.
-
Dabei wird der Druckreaktor 5 adiabat
betrieben. Demgemäss
weist er keine Wärmeaustauschflächen auf.
-
2 zeigt
eine Vorrichtung für
eine einstufige kontinuierliche Polymerisation von PA 6 nach dem Stand
der Technik.
-
Caprolactam 11 wird einem
Vorwärmer 12 zugeführt und
dort erhitzt. Danach wird dem erhitzten Caprolactam Wasser 13 in
einer Mischvorrichtung 14 zugeführt. Das so erhaltene Gemisch
wird dem Hauptreaktor 15 zugeführt. Der Hauptreaktor ist an
seinem oberen Ende mit einer Trennkolonne 16 verbunden, über die Wasser 17 abgetrennt
werden kann. Das fertige Polyamid 18 wird am unteren Ende
des Hauptreaktors 15 entnommen.
-
3 zeigt
eine Vorrichtung für
die erfindungsgemäße Polymerisation
von PA 6.
-
Caprolactam 19 wird in einem
Vorwärmer 20 erwärmt. Danach
wird dem erwärmten
Caprolactam Wasser 21 in einer Mischvorrichtung 22 zugeführt. Diese
Mischung wird einem Druckreaktor 23 zugeführt, worin die
erste Reaktionsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens abläuft. Danach
wird das erhaltene Zwischenproduktgemisch einem Verdampfer 24 zugeführt, in
dem dem Zwischenproduktgemisch Wärme
zugeführt
wird. Danach wird das erwärmte
Zwischenproduktgemisch dem Hauptreaktor 25 zugeführt, in
dem die zweite Reaktionsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
Der Hauptreaktor 25 ist an seinem oberen Ende mit einer
Trennkolonne 26 verbunden, über die Wasser 27 abgetrennt
werden kann. Das fertige Polyamid 28 wird am unteren Ende
des Hauptreaktors 25 entnommen. Zur Durchführung der
genannten Entwässerung kann
das Wasser entweder bereits im Verdampfer 24 abgetrennt
werden oder es kann das Wasser über
die Trennkolonne 26 abgetrennt werden oder es kann beides
in Kombination geschehen.
-
Dabei wird der Reaktionsmischung
im Druckreaktor 23 Wärme
entzogen, um die Temperatur niedrig halten zu können. Deshalb weist der Druckreaktor 23 Wärmeaustauschflächen auf.
In einer besonderen Ausführungsform
ist der Druckreaktor 23 als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgeführt.
-
Beispiele
-
Im Folgenden wird ein Beispiel für die erfindungsgemäße Reaktionsführung beschrieben.
Es basiert auf folgende Randbedingungen:
-
- – Maximaler
Wassergehalt im Prozess 10 Gew.-%
- – Minimaler
Wassergehalt nach dem Verdampfer 0,5 Gew.-%
- – Minimale
Temperatur 230°C
- – Erforderliche
relative Viskosität
(m-Kresol) 2,5
- – Maximaler
Extraktgehalt im Polymer 10 Gew.-%
-
Unter Extraktgehalt wird der Gehalt
an cyclischen Oligomeren des Caprolactam verstanden. Der Extraktgehalt
kann durch HPLC bestimmt werden. Der Extraktgehalt kann auch gravimetrisch
bestimmt werden, indem das Polymer extrahiert, die Extraktionslösung eingedampft
und der trockene Extrakt gewogen wird.
-
Beispiel 1
-
Mit den genannten Randbedingungen
ergaben sich für
eine erfindungsgemäße Reaktionsführung folgende
Parameter:
-
- – Temperatur
im gesamten Prozess 230°C
- – Wassergehalt
zu Beginn 9 Gew.-%
- – Reaktionszeit
für die
Ringöffnung ½ Stunde
- – Minimale
Gesamt-Reaktionszeit 8 Stunden
-
Der Wassergehalt wurde in der ersten
halben Stunde bei 9 Gew.-% gehalten und anschließend so schnell wie möglich auf
den minimalen Wassergehalt gesenkt werden. Nach Erreichen des gewünschten
Molgewichtes wurde die Reaktion abgebrochen.
-
In einem Autoklav wurden 9,1 kg ε-Caprolactam
vorgelegt und auf 230°C
aufgeheizt. Nach dem Aufheizen des Autoklaven wurde innerhalb von
20 min 0,9 kg Wasser zudosiert. Die Thermostatisierung des Reaktors
hielt die Schmelze während
des ganzen Versuchs konstant auf 230°C. Nach Abschluss der Wasserdosierung
wurde eine halbe Stunde lang reagiert, binnen ca. 90 Minuten entspannt
und anschließend
noch ca. 9 Stunden nachreagiert. Die Ergebnisse der Analysen der
Polymerschmelze sind in Tabelle 1 dargestellt.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Als kontinuierlich betriebener Polymerisationsreaktor
wurde ein VK-Rohr kombiniert mit einer Druckstufe verwendet. Die
Verweilzeit in der Druckstufe betrug 2 Stunden bei einer Temperatur
von 275°C.
Die Wasserbelastung betrug 2 Gew.-%. Im oberen Teil des VK-Rohres
wurde eine Temperatur von 280°C
eingestellt und im unteren Teil eine Temperatur von 250°C. Die Verweilzeit
betrug 8 Stunden.
-
Die Ergebnisse der Analysen der Polymerschmelze
sind in Tabelle 1 dargestellt.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
In einem Autoklav wurden 10 kg ε-Caprolactam
und 0,5 kg Wasser vorgelegt und auf eine Reaktionstemperatur von
270°C aufgeheizt.
Die Reaktionszeit betrug 10 Stunden. Die Thermostatisierung des
Reaktors hielt die Schmelze während
des ganzen Versuchs konstant auf 270°C.
-
Die Ergebnisse der Analysen der Polymerschmelze
sind in Tabelle 1 dargestellt.
-
-
Die Beispiele zeigen, dass das erfindungsgemäße Verfahren
zu einem Polyamid 6 ausreichend hoher mittlerer molarer Masse (beurteilt
anhand der relativen Viskosität)
führt und
dass das erfindungsgemäße Polyamid
6 einen niedrigen Gehalt an Caprolactam und insbesondere einen niedrigen
Gehalt an zyklischen Dimeren enthält.
