Производство полиамида 6
Промышленное производство полиамида 6 методом гидролитической полимеризации капролактама
Основные особенности процесса гидролитической полимеризации капролактама заключаются в следующем. Л актам в виде 20%-ного водного раствора, к которому добавлен регулятор длины цепи (обычно уксусная кислота), нагревают в закрытом реакторе до 260—270 °С с образованием в результате гидролиза лактама свободной аминокапроновой кислоты. По мере роста температуры осуществляют плавный сброс давления водяных паров до атмосферного; далее в течение 3—4 ч проводят дальнейшую конденсацию полимера. Ввиду присутствия регулятора молекулярной
массы реакция идет до наступления равновесия. Наличие кислорода в реакционном аппарате совершенно недопустимо из-за прохождения при этом окислительной деструкции, вызывающей пожелтение полимера.
 Периодический процесс осуществляется по двух-стадийной схеме, причем первая стадия проводится при высоком содержании воды и под давлением, а вторая — при низком содержании воды и атмосферном давлении. На последней стадии время, необходимое для установления равновесия, определяется конечным содержанием воды в полимере. Например, при 260 °С оно составляет 10 ч при содержании 1% воды и 36 ч при содержании 0,25% воды.
На кинетику и условия равновесия начальных стадий процесса оказывает влияние ряд факторов, таких как исходное содержание воды в смеси, температура и давление в процессе полимеризации. Все эти параметры должны строго контролироваться для получения однородного продукта.
Исходя из кинетических и равновесных характеристик процесса, Кревелен с сотр. установили условия, способствующие оптимизации процесса непрерывной гидролитической полимеризации ПА 6. Они показали, что удаление воды в промежутке между стадиями высокого и низкого давления должно осуществляться по возможности очень быстро.
При непрерывном процессе (известном под названием «VK-процесс»), впервые разработанном Венгером и Людевигом, получают более однородный продукт по сравнению с ПА 6, синтезируемых методом гидролитической полимеризации по периодической схеме.
Схема процесса непрерывной полимеризации в трубчатом реакторе.
Водный раствор мономера с введенным регулятором молекулярной массы подают к верхней части трубы высотой 3—4 м для предварительного подогрева. Загрязненный примесями полимер выходит из нижней части трубы. В начальный период процесс ведется в присутствии только сухого лактама, регулятора молекулярной массы и инициатора (например, соли АГ). Потом в реакционную смесь можно добавлять водный раствор лактама. Ro время всего процесса получения полимера поддерживается температура, близкая к 265 °С, так как с повышением температуры уменьшается равновесное влагосодержание. Обычно полимер на выходе из трубы содержит 0,2—0,4% воды.
Производительность установки можно увеличить, используя трубы большего диаметра, но это отражается на молекулярной массе продукта, которая уменьшается, если не увеличить длину пути прохождения материала установкой перегородок и перфорированных пластин. Последние также облегчают диффузию образующихся пузырьков пара и препятствуют образованию пробок.
ПЛ 6, полученный как периодическим, так и непрерывным способом, содержит примеси мономера и олигомеров, что особенно нежелательно, если материал должен использоваться для переработки в изделия. Наличие примесей обусловлено равновесным характером протекающих процессов, в результате чего создаются благоприятные условия для образования низкомолекулярных продуктов. Удаление низкомолекулярных примесей осуществляется достаточно просто многократной экстракцией полимера в воде, иногда с введением восстановителя для сохранения цвета полимерных гранул. При использовании водной экстракции необходима последующая сушка.
Мономер и олигомеры могут быть удалены при нагревании гранул в токе азота; лактам улетучивается приблизительно при 200 °С, однако при этом полимер должен быть очень стабильным, чтобы не протекала дальнейшая полимеризация. Очищенный таким образом полимер содержит очень небольшое количество влаги и перед дальнейшим использованием, например перед переработкой литьем под давлением, должен быть упакован в герметичную тару с целью сохранения гранул в сухом виде. Для ускорения процесса сушки предлагаются и другие способы — сушка в тонком слое и в вакууме. Однако при этом необходимо принимать меры предосторожности для предупреждения последующей полимеризации. Без всякого риска в отношении дальнейшей полимеризации для удаления низкомолекулярных примесей можно использовать перегретый пар.
Необходимо отметить, что при любом последующем процессе переработки экстрагированного полиамида всегда существует тенденция к установлению нового равновесного состояния в полимере. Поэтому условия переработки следует подбирать таким образом, чтобы свести до минимума возможность образования низкомолекулярных продуктов.
Кроме способов, описанных в предыдущих разделах, в патентной литературе приводятся другие способы получения полиамидов, которые, однако, не получили промышленного применения.
| 
