一種連續(xù)熔融聚合制備聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種連續(xù)熔融聚合制備聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝，具體涉及用酯交換法連續(xù) 生產(chǎn)聚碳酸酯的工藝方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯以抗沖擊強(qiáng)度高而著稱，具有突出的韌性、優(yōu)異的電絕緣性、寬廣的使用 溫度范圍和尺寸穩(wěn)定性，因此聚碳酸酯以及改性合金廣泛用于電子電氣、電動(dòng)工具、交通運(yùn) 輸、汽車、機(jī)械、建筑、信息存儲(chǔ)、醫(yī)療器械及國(guó)防軍工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。目前世界上聚碳酸 酯的工業(yè)生產(chǎn)方法有光氣化法和酯交換法，光氣化法是二羥基化合物與光氣進(jìn)行界面縮 聚，酯交換法是二羥基化合物與碳酸二酯進(jìn)行本體(熔融)縮聚。由于酯交換法聚碳酸酯的 生產(chǎn)過(guò)程不使用光氣，近些年在新建的生產(chǎn)裝置中被較多采用。
[0003] 酯交換法聚碳酸酯反應(yīng)過(guò)程中，有95%以上反應(yīng)副產(chǎn)物(元酚)是在反應(yīng)的前期階 段即酯交換反應(yīng)階段產(chǎn)生并被抽除，此階段控制關(guān)系到整個(gè)反應(yīng)過(guò)程能否正常進(jìn)行以及最 終的聚碳酸酯的品質(zhì)。在工業(yè)化酯交換法聚碳酸酯的連續(xù)生產(chǎn)裝置中一般采用串聯(lián)多個(gè)反 應(yīng)器來(lái)完成酯交換反應(yīng)。
[0004] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2011.6.15授權(quán)一項(xiàng)發(fā)明專利0附014488728，名稱為"芳香族聚 碳酸酯的連續(xù)制造方法和制造裝置"。該專利提供了一種芳香族聚碳酸酯的連續(xù)制造方法 和制造裝置。專利對(duì)具有3個(gè)串聯(lián)連接的立式反應(yīng)器和1個(gè)臥式反應(yīng)器的2系列的連續(xù)制造 裝置進(jìn)行了描述，指出對(duì)于完成酯交換階段立式反應(yīng)器可以使用攪拌槽型反應(yīng)器、薄膜反 應(yīng)器、離心式薄膜蒸發(fā)器等型式的反應(yīng)器。
[0005] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2014.11.26授權(quán)一項(xiàng)發(fā)明專利0附029589768，名稱為"支鏈聚 碳酸酯的連續(xù)制造方法"。該專利提供了一種支鏈聚碳酸酯的連續(xù)制造方法，專利描述中指 出采用攪拌槽型反應(yīng)器完成酯交換階段反應(yīng)。
[0006] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2015.05.27授權(quán)一項(xiàng)發(fā)明專利0附033140338，名稱為"聚碳酸 酯的制造方法"。該專利提供了一種本發(fā)明可以提供高效率并且穩(wěn)定地制造耐光性、透明 性、色調(diào)、耐熱性、熱穩(wěn)定性或者機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異的聚碳酸酯的方法。專利中指在酯交換反 應(yīng)階段采用立式攪拌反應(yīng)器。
[0007] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2007.1.3授權(quán)一項(xiàng)發(fā)明專利CN1293118C，名稱為"生產(chǎn)低聚碳 酸酯的方法"。該專利提供了一種采用熔融酯交換生產(chǎn)低聚碳酸酯的連續(xù)方法，其是反應(yīng)物 在催化劑存在下反應(yīng)，連續(xù)經(jīng)過(guò)由孔板塔、離心式分離器或擋板分離器和2-6個(gè)帶有受槽的 降膜蒸發(fā)器等設(shè)備組成流程裝置，制得低聚碳酸酯。專利中對(duì)反應(yīng)物、催化劑和流程裝置各 設(shè)備的溫度、壓力和停留時(shí)間控制進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)帶有受槽的降膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描 述說(shuō)明。
[0008] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2013.12.18授權(quán)一項(xiàng)發(fā)明專利0附018738918，名稱為"在閃蒸 脫灰系統(tǒng)中制備聚碳酸酯的方法"。該專利提供了一套由一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物容器、低聚反應(yīng) 反應(yīng)器、第一壓力控制裝置、預(yù)加熱器、第二壓力控制裝置、分配器和閃蒸罐組成的制備聚 碳酸酯的反應(yīng)器系統(tǒng)。專利中對(duì)反應(yīng)物、催化劑以及反應(yīng)器系統(tǒng)的溫度及壓力控制進(jìn)行了 說(shuō)明，但未對(duì)閃蒸罐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0009] 上述專利描述的聚碳酸酯連續(xù)制備方法及其裝置均有相似之處，但流程中所采用 不同形成的設(shè)備的組合及其結(jié)構(gòu)，形成各自不同的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為配合連續(xù)化聚碳酸酯熔融聚合生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種連續(xù)熔融聚 合制備聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝，采用芳香族二羥基化合物和芳香族碳酸二酯作為生產(chǎn)原料， 分別進(jìn)行加熱熔融后送入各自貯罐，然后經(jīng)靜態(tài)混合器混合、組合反應(yīng)器完成酯交換反應(yīng) 后，制備得到低分子量的聚碳酸酯，再經(jīng)過(guò)縮聚反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)聚碳酸酯的連續(xù)化制備，具有設(shè) 備簡(jiǎn)單，操作易控制等特點(diǎn)。
[0011] 本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種連續(xù)熔融聚合制備聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝，包 括以下步驟： A、 將芳香族二羥基化合物和芳香族碳酸二酯分別加熱熔融后，再各自送入貯罐中備 用； B、 貯罐中的物料通過(guò)輸送栗連續(xù)送入靜態(tài)混合器中混合，物料輸送的同時(shí)向靜態(tài)混合 器中輸送催化劑； C、 將靜態(tài)混合器混合后的物料連續(xù)流經(jīng)至少兩個(gè)組合反應(yīng)器后，制備得到低分子量的 聚碳酸酯，或?qū)⑺龅头肿恿康木厶妓狨ニ腿肟s聚反應(yīng)器后，得到高分子量的聚碳酸酯。
[0012] 本發(fā)明的原料之一芳香族二羥基化合物，選用二(4-羥苯基）甲烷、2,2_二(4-羥苯 基)丙烷、2，2-二(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、4，4-二(4-羥苯基)庚烷、2，2-二(4-羥基-3，5-二氯苯基)丙烷、2,2-二(4-羥基-3，5_二溴苯基)丙烷、1，1_雙(4-羥苯基）乙烷、2,2_二(4-輕苯基)丁燒、2，2_二(4_輕苯基)辛燒、二(4_輕苯基)釀、二(3，5_二氣_4_輕苯基)釀、4，4_ 二羥基二苯砜、4，4-二羥基-3，3-二甲基二苯砜、2，2-二羥基聯(lián)苯、2，6-二羥基聯(lián)萘、2，7-二 羥基聯(lián)萘、對(duì)苯二酚、間苯二酚和氫醌、二(4-羥苯基)硫醚中的一種或任意比例的多種，其 中優(yōu)選2,2-二(4-羥苯基)丙烷。
[0013] 本發(fā)明的另一原料芳香族碳酸二酯，選用碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二甲苯 酯、碳酸二乙酯、碳酸二氯苯酯、碳酸二萘酯、碳酸二丁酯和碳酸二硝基苯酯中的一種或任 意比例的多種，其中優(yōu)選碳酸二苯酯。
[0014] 本發(fā)明使用的催化劑可選用堿性化合物，包括堿金屬化合物、堿土金屬化合物、堿 性硼化合物、堿性磷化合物、堿性銨化合物和胺系化合物中的一種或任意比例的多種，其 中： 堿性硼化合物包括硼化合物的鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽、鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽、鍶鹽，硼化合物包括 四甲基硼、四乙基硼、四丙基硼、四丁基硼、三甲基乙基硼、三甲基芐基硼、三甲基苯基硼、三 乙基甲基硼、三乙基苯基硼、三丁基芐基硼、三丁基苯基硼、四苯基硼、芐基三苯基硼、甲基 三苯基硼、丁基三苯基硼； 堿性磷化合物包括三乙基膦、三正丙基膦、三異丙基膦、三正丁基膦、三苯基膦、三丁基 膦等三價(jià)的磷化合物或者這些化合物衍生的季鱗； 堿性銨化合物包括四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化 銨、三甲基苯基氫氧化銨、三甲基芐基氫氧化銨、三乙基甲基氫氧化銨、三乙基苯基氫氧化 銨、三乙基芐基氫氧化銨、三丁基芐基氫氧化銨、三丁基芐基氫氧化銨、四苯基氫氧化銨、甲 基三苯基氫氧化銨、丁基三苯基氫氧化銨； 胺系化合物包括4-氨基吡啶、2-氨基吡啶、N，N-二甲基-4-氨基吡啶、4-二乙氨基吡啶、 2-羥基吡啶、2-甲氧基吡啶、4-甲氧基吡啶、咪唑、2-巰基咪唑、氨基喹啉。
[0015] 本發(fā)明所述的原料熔融時(shí)，為了使芳香族二羥基化合物能夠在較低的溫度下熔 融，可以在芳香族二羥基化合物熔融之前或同時(shí)，加入5~10%芳香族二羥基化合物或苯酚。 原料熔融后放入貯罐，貯罐內(nèi)常壓或位正壓，并溫度保持在140~160°C。
[0016] 在所述步驟B中，送入靜態(tài)混合器中的芳香族二羥基化合物和芳香族碳酸二酯的 摩爾比為1: (1.01~1.25)，優(yōu)選1: (1.02~1.15)，有利于控制聚碳酸酯聚合的原材料單耗。
[0017] 在所述步驟B中，送入靜態(tài)混合器中催化劑的摩爾數(shù)是芳香族二羥基化合物輸送 量摩爾數(shù)的1 X ΚΓ8~1 X ΚΓ2倍，優(yōu)選5X 10_7~1 X 10_4倍，有利于控制聚碳酸酯中的催化劑 含量。
[0018] 在所述步驟C中，將靜態(tài)混合器混合后的物料溫度控制在160~180°C范圍內(nèi)，進(jìn)一 步控制在170~180°C，再送入組合反應(yīng)器進(jìn)行酯交換反應(yīng)，有利于保證后續(xù)酯交換反應(yīng)的 正常進(jìn)行。
[0019] 所述組合反應(yīng)器依次串聯(lián)，串聯(lián)數(shù)量為2~5個(gè)，優(yōu)選為3~4個(gè)，酯交換反應(yīng)的初始 溫度控制為160~200°C，優(yōu)選為170~190°C，壓力控制為10~30kPa，優(yōu)選為