一种聚酰胺树脂制备工艺及制备系统的制作方法

1.本发明涉及聚酰胺树脂技术领域，尤其涉及一种聚酰胺树脂制备工艺及制备系统。


背景技术：

2.聚酰胺树脂，简称pa，为主链上具有酰胺键的聚合体。可由二元胺与二元酸缩聚、内酰胺开环聚合得到。由于所用二元酸和二元胺的种类不同可得到多种聚酰胺树脂。按相对分子量的大小大致将其分为高分子聚酰胺树脂和低分子聚酰胺树脂。
3.高分子聚酰胺树脂，即人们熟知的尼龙或锦纶，由直链脂肪族二元酸和二元胺构成，主要用于制备合成纤维和工程塑料，开发和研究工艺比较完整的一类聚酰胺树脂。
4.低分子聚酰胺树脂由二聚酸与二元胺或多元胺进行缩聚反应后得到，又称二聚酸聚酰胺树脂。按其性质可分为两大类：非反应性或中性聚酰胺以及反应性聚酰胺。
5.中性聚酰胺主要由二聚酸和乙二胺合成，用于生产油墨、热熔性胶粘剂以及涂料。
6.由于聚氨酯具有高强度、耐磨、耐油、耐低温、耐化学药品和耐臭氧等的优越性能,近年来发展迅速。在我国，自七十年代开始正式研究和生产后,现已在泡沫塑料制品、工业塑料和橡胶制品等方面广泛应用。随着各国环保法规的日益严格和人们环保意识的增强，传统溶剂型油墨中挥发性有机物(voc)的排放愈来愈受到限制，环保安全的醇溶性油墨越来越受到人们的重视。聚酰胺树脂配制的油墨具有光泽和黏结性能好、快干及低气味等性能，广泛用于凹版与凸版印刷油墨，也是玻璃纸、聚乙烯、聚丙烯薄膜等包装材料印刷不可缺少的油墨。醇溶性聚酰胺树脂是制备柔性印刷油墨的主要原料，该油墨色泽鲜艳，牢固度好，抗冻性能强，快干及气味低，油墨存放稳定。目前我们现有的厂家生产的聚酰胺树脂大部分不能满足高档油墨的使用要求，产品纯度不高。
7.其中在聚酰胺树脂生产制备过程中需要用到碟式离心机对其进行分离提纯，而现有的碟式离心机在对分离过程中产生的沉渣在排放时，需要利用冲洗水对沉渣进行推动，使沉渣内部含有的水量增加，若需要对沉渣进行后续操作还需要增加沉渣去水装置，增加了去水所需耗费的能量。
8.于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种聚酰胺树脂制备工艺及制备系统，以期达到更具有实用价值的目的。


技术实现要素：

9.为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种聚酰胺树脂制备工艺及制备系统。
10.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种聚酰胺树脂制备工艺，包括以下步骤：s1：油酸经预热后投入聚合反应釜中，开启搅拌，按比例加入白土、碳酸锂以及去
离子水；所述白土掺加量为油酸重量的5-8％，所述碳酸锂掺加量为油酸重量的0.2-0.5％，所述去离子水掺加量为油酸重量的0.5-1.5％；s2：将聚合反应釜内物料升温至195-205℃，反应结束保温3小时后，物料转入酸化釜中；将物料降温至145-155℃，慢慢加入酸性溶液反应1小时；所述酸性溶液为50%磷酸、草酸中的一种或两种，50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的0-5％，50%磷酸掺加量优选4%，草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的0-1.5％，草酸掺加量优选1.3%；s3：反应后的料液压入板框过滤机过滤，经过二次过滤后，物料转入水洗釜，用80℃热水水洗1-2.5小时，然后放入碟式离心机分离出水分；s4：水洗后的粗二聚酸用泵打入薄膜蒸发器，真空脱水、脱气，最后进入分子蒸馏，在200℃条件下，真空分离出单酸，最后得到原料二聚酸；s5：将步骤s4制得的二聚酸用泵经计量后送入缩聚反应釜中，按比例加入冰醋酸和丙酸，加热升温至95-105℃，开始滴加乙二胺；滴加完毕后，升温至175-185℃，保温3小时；所述步骤s5中冰醋酸掺加量为二聚酸重量的3-5％，丙酸掺加量为二聚酸重量的3-5％，乙二胺掺加量为二聚酸重量的13.4-15.2％。；s6：取样，待酸胺值达到要求后，再升温至200℃，真空条件下脱水1小时后，转入中间釜，经造粒机造粒后得到产品聚酰胺树脂。
11.一种聚酰胺树脂的制备系统，所述系统包括聚合反应釜、酸化釜、板框过滤机、水洗釜、碟式离心机、薄膜蒸发器、分子蒸馏器、缩聚反应釜、中间釜和造粒机；所述聚合反应釜、酸化釜、板框过滤机、水洗釜、碟式离心机、薄膜蒸发器、分子蒸馏器、缩聚反应釜、中间釜和造粒机之间分别通过管道连接，且管道上均安装有输送泵；优选的，所述碟式离心机包括转鼓、主轴和碟盘，所述主轴垂直设置于转鼓的内腔，所述碟盘环形阵列安装于主轴的外壁，所述主轴内开设有进料管，进料管的底部通过横杆设置有转子，转子的外壁套接有固定座，固定座设置于转鼓的内底部。
12.优选的，所述固定座的外壁活动套接有活动阀，活动阀与转鼓的底部之间形成容水腔，容水腔的底部一侧连通有进液口，另一侧连通有排液口。
13.优选的，所述转鼓的侧壁中段开设有环形排渣口，所述活动阀靠近于环形排渣口处设有密封件，所述环形排渣口的上端壁设有与密封件对应的密封槽。
14.优选的，所述转鼓的周向侧壁设置有环形基座，环形基座内部与环形排渣口连通；所述环形基座的底部开设有排渣吸附口，排渣吸附口通过排渣吸附管连接有真空吸料机。
15.优选的，所述环形基座的顶部设置有环形转动块，环形转动块的底部设置有两个对称的连接杆，连接杆贯穿环形基座的顶壁向内延伸端设有刮板，刮板靠近环形排渣口的一端垂直设置有侧板；所述环形转动块的外壁一侧啮合连接有齿轮，齿轮的内壁通过转轴连接有电机。
16.优选的，所述活动阀和固定座之间设有一圈环状套，环状套的顶部均匀环绕设有若干组支杆，支杆的端部垂直设有限位导杆；所述限位导杆的下端向固定座的内壁延伸端设有挡块，挡块的直径大于限位导杆的直径，所述固定座的内壁设有与限位导杆对应的活动腔，所述限位导杆位于活动腔的外壁套接有弹簧，活动腔的上端口直径大于限位导杆的横截面直径，小于挡块的直径，从而方
便在弹簧的弹力作用下，限位导杆带动环状套及活动阀向下复位。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用将油酸、白土、碳酸锂以及去离子水等原料先进行聚合反应，然后再将反应产物与酸性溶液进行酸化反应；并经二次过滤后转入水洗釜，再通过碟式离心机分离出水分后打入薄膜蒸发器，真空脱水、脱气得到二聚酸；2、本发明将制得的二聚酸放入缩聚反应釜，并加入一定比例的冰醋酸、丙酸和乙二胺进行缩聚反应，最后在真空条件下脱水，脱除小分子物质后，经造粒机造粒后得到产品聚酰胺树脂；3、本发明的方法制得的聚酰胺树脂可达到如下性能指标：色泽≤6(加氏法)；酸值≤5mgkoh/g；胺值≤3mgkoh/g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)100-180cp；软化点(环球法)85-120℃，达到了大幅度提高颜料润湿性以及95%乙醇溶解性的提高效果，能很好地满足高档油墨的使用要求；4、本发明通过活动阀的上下移动对环形排渣口进行封闭以及开启，便于转鼓腔体内部的沉渣排入到环形基座内部，通过电机带动环形转动块转动，进而带动刮板转动，便于对进入到环形基座内部的沉渣进行推动，使沉渣移动到排渣吸附口位置，并通过排渣吸附管排出至真空吸料机，实现了对环形基座内部的沉渣进行清除，通过机械推动刮除代替原有的水流冲动沉渣，使沉渣保持分离后的状态，沉渣内部的水含量不会增加，从而无需添加后续的去水操作，且大幅度提高了离心分离效果，产品纯度更高，即使需要进行进一步的去水，也减少了对沉渣进行处理所耗费的能量。
18.综上，本发明克服了现有技术的不足，工艺设计合理，产品质量稳定，安全环保，且采用本技术中的碟式离心机能够很好地分离出水分，有效减少沉渣内部的水含量，具有较高的社会使用价值和应用前景。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明二聚酸合成工艺流程示意图；图2为本发明聚酰胺树脂合成工艺示意图；图3为本发明系统结构示意图；图4为本发明碟式离心机的结构示意图；图5为本发明a结构放大示意图；图6为本发明环形转动块安装结构示意图；图7为本发明b结构放大示意图。
21.图中：聚合反应釜1、酸化釜2、板框过滤机3、水洗釜4、碟式离心机5、碟盘51、主轴52、进料管53、转子54、固定座55、活动阀56、密封件561、密封槽562、环状套563、支杆564、限位导杆565、挡块566、弹簧567、活动腔568；容水腔57、进液口58、排液口59、环形基座510、排渣吸附管511、真空吸料机512、环
形转动块513、连接杆514、刮板515、齿轮516、电机517、环形排渣口518、侧板519；薄膜蒸发器6、分子蒸馏器7、缩聚反应釜8、中间釜9、造粒机10。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1参照图1-2，一种聚酰胺树脂制备工艺，包括以下步骤：s1：油酸经预热后投入聚合反应釜中，开启搅拌，按比例加入白土、碳酸锂以及去离子水；所述白土掺加量为油酸重量的5％，所述碳酸锂掺加量为油酸重量的0.2％，所述去离子水掺加量为油酸重量的0.5％；s2：将聚合反应釜内物料升温至195℃，反应结束保温3小时后，物料转入酸化釜中；将物料降温至145℃，慢慢加入50%磷酸反应1小时；所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的3％；s3：反应后的料液压入板框过滤机过滤，经过二次过滤后，物料转入水洗釜，用80℃热水水洗1小时，然后放入碟式离心机分离出水分；s4：水洗后的粗二聚酸用泵打入薄膜蒸发器，真空脱水、脱气，最后进入分子蒸馏，在200℃条件下，真空分离出单酸，最后得到原料二聚酸；s5：将步骤s4制得的二聚酸用泵经计量后送入缩聚反应釜中，按比例加入冰醋酸和丙酸，加热升温至95℃，开始滴加乙二胺；滴加完毕后，升温至175℃，保温3小时；所述步骤s5中冰醋酸掺加量为二聚酸重量的3％，丙酸掺加量为二聚酸重量的3％，乙二胺掺加量为二聚酸重量的13.4％；s6：取样，待酸胺值达到要求后，再升温至200℃，真空条件下脱水1小时后，转入中间釜，经造粒机造粒后得到产品聚酰胺树脂。
24.性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.2mgkoh／g；胺值2.1mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)160cp；软化点(环球法)105℃。
25.实施例2本实施例与实施例1的区别在于：所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的4％。
26.性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.2mgkoh／g；胺值2.1mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)160cp；软化点(环球法)105℃。
27.实施例3本实施例与实施例1的区别在于：所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的5％。
28.性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.2mgkoh／g；胺值2.1mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)160cp；软化点(环球法)105℃。
29.实施例4
参照图1-2，一种聚酰胺树脂制备工艺，包括以下步骤：s1：油酸经预热后投入聚合反应釜中，开启搅拌，按比例加入白土、碳酸锂以及去离子水；所述白土掺加量为油酸重量的6.5％，所述碳酸锂掺加量为油酸重量的0.35％，所述去离子水掺加量为油酸重量的1％；s2：将聚合反应釜内物料升温至200℃，反应结束保温3小时后，物料转入酸化釜中；将物料降温至150℃，慢慢加入50%磷酸和草酸，反应1小时；所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的3％，草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.2％；s3：反应后的料液压入板框过滤机过滤，经过二次过滤后，物料转入水洗釜，用80℃热水水洗2小时，然后放入碟式离心机分离出水分；s4：水洗后的粗二聚酸用泵打入薄膜蒸发器，真空脱水、脱气，最后进入分子蒸馏，在200℃条件下，真空分离出单酸，最后得到原料二聚酸；s5：将步骤s4制得的二聚酸用泵经计量后送入缩聚反应釜中，按比例加入冰醋酸和丙酸，加热升温至100℃，开始滴加乙二胺；滴加完毕后，升温至180℃，保温3小时；所述步骤s5中冰醋酸掺加量为二聚酸重量的4％，丙酸掺加量为二聚酸重量的4％，乙二胺掺加量为二聚酸重量的14.3％；s6：取样，待酸胺值达到要求后，再升温至200℃，真空条件下脱水1小时后，转入中间釜，经造粒机造粒后得到产品聚酰胺树脂。
30.性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.5mgkoh／g；胺值2.5mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)165cp；软化点(环球法)115℃。
31.实施例5本实施例与实施例4的区别在于：所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的4％，草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.3％；性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.5mgkoh／g；胺值2.5mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)165cp；软化点(环球法)115℃。
32.实施例6本实施例与实施例4的区别在于：所述50%磷酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的5％，草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.5％；性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值3.5mgkoh／g；胺值2.5mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)165cp；软化点(环球法)115℃。
33.实施例7参照图1-2，一种聚酰胺树脂制备工艺，包括以下步骤：s1：油酸经预热后投入聚合反应釜中，开启搅拌，按比例加入白土、碳酸锂以及去离子水；所述白土掺加量为油酸重量的8％，所述碳酸锂掺加量为油酸重量的0.5％，所述去离子水掺加量为油酸重量的1.5％；s2：将聚合反应釜内物料升温至205℃，反应结束保温3小时后，物料转入酸化釜中；将物料降温至155℃，慢慢加入草酸反应1小时；所述草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.2％；s3：反应后的料液压入板框过滤机过滤，经过二次过滤后，物料转入水洗釜，用80℃热水水洗2.5小时，然后放入碟式离心机分离出水分；
s4：水洗后的粗二聚酸用泵打入薄膜蒸发器，真空脱水、脱气，最后进入分子蒸馏，在200℃条件下，真空分离出单酸，最后得到原料二聚酸；s5：将步骤s4制得的二聚酸用泵经计量后送入缩聚反应釜中，按比例加入冰醋酸和丙酸，加热升温至105℃，开始滴加乙二胺；滴加完毕后，升温至185℃，保温3小时；所述步骤s5中冰醋酸掺加量为二聚酸重量的5％，丙酸掺加量为二聚酸重量的5％，乙二胺掺加量为二聚酸重量的15.2％；s6：取样，待酸胺值达到要求后，再升温至200℃，真空条件下脱水1小时后，转入中间釜，经造粒机造粒后得到产品聚酰胺树脂。
34.性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值4.2mgkoh／g；胺值2.8mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)170cp；软化点(环球法)118℃。
35.实施例8本实施例与实施例7的区别在于：草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.3％；性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值4.2mgkoh／g；胺值2.8mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)170cp；软化点(环球法)118℃。
36.实施例9本实施例与实施例7的区别在于：草酸掺加量为聚合反应釜内物料重量的1.5％；性能指标如下：色泽6#(加氏法)；酸值4.2mgkoh／g；胺值2.8mgkoh／g；粘度(50％固含量，95%乙醇溶解)170cp；软化点(环球法)118℃。
37.实施例10参照图3-7，一种聚酰胺树脂的制备系统，系统包括聚合反应釜1、酸化釜2、板框过滤机3、水洗釜4、碟式离心机5、薄膜蒸发器6、分子蒸馏器7、缩聚反应釜8、中间釜9和造粒机10；聚合反应釜1、酸化釜2、板框过滤机3、水洗釜4、碟式离心机5、薄膜蒸发器6、分子蒸馏器7、缩聚反应釜8、中间釜9和造粒机10之间分别通过管道连接，且管道上均安装有输送泵；碟式离心机5包括转鼓、主轴52和碟盘51，主轴52垂直设置于转鼓的内腔，碟盘51环形阵列安装于主轴52的外壁，主轴52内开设有进料管53，进料管53的底部通过横杆设置有转子54，转子54的外壁套接有固定座55，固定座55设置于转鼓的内底部；碟盘51之间的间隔自上而下逐渐增大，碟盘51之间的最小距离不小于1mm，最大距离不超过3mm，由于原料经过离心分离后在底部固液混合相含量最高，底部大的间距可以降低混合物料在底部的流速，增加流动时间，且能够容纳更多的物料，让混合物料中的固相物质能够有充足的时间进行筛选，而越到上部混合物料的含量就越少，上部较小的间隙能够保证将残余的固相物质筛选出来的同时最大程度上加速上部液相物质的流速，提高出料速度。
38.固定座55的外壁活动套接有活动阀56，活动阀56与转鼓的底部之间形成容水腔57，容水腔57的底部一侧连通有进液口58，另一侧连通有排液口59。
39.转鼓的侧壁中段开设有环形排渣口518，活动阀56靠近于环形排渣口518处设有密封件561，环形排渣口518的上端壁设有与密封件561对应的密封槽562。
40.转鼓的周向侧壁设置有环形基座510，环形基座510内部与环形排渣口518连通；环形基座510的底部开设有排渣吸附口，排渣吸附口通过排渣吸附管511连接有真空吸料机512。
41.环形基座510的顶部设置有环形转动块513，环形转动块513的底部设置有两个对称的连接杆514，连接杆514贯穿环形基座510的顶壁向内延伸端设有刮板515，刮板515靠近环形排渣口518的一端垂直设置有侧板519，通过侧板519对环形排渣口518的开口进行清洁，避免料渣堵塞在环形排渣口518的开口处；环形转动块513的外壁一侧啮合连接有齿轮516，齿轮516的内壁通过转轴连接有电机517；打开外接驱动电机，使得底部的转子54转动，从进料管53中送入原料，原料经过转子54的旋转做离心运动，使得其中的固液相物质分离，分离后的混合物向上运动，碟盘51底部的挡板将固相物质阻挡下来，液相物质顺着碟盘10的下表面向上移动，阻挡下来的固相物质沿着碟盘10下表面滑行，集中到转鼓中段位置；从进液口58向容水腔57内注入介质，使得活动阀56闭合，此时密封件561卡接于密封槽562内，从而对环形排渣口518进行密封；此时限位导杆565外壁的弹簧567处于压缩状态，并积攒弹性势能；当需要释放其中分离出来的固相物质时，打开排液口59释放介质，此时活动阀56向下运动，并开启环形排渣口518；液相物质受到后续原料进入的推力上升到转鼓顶部一侧的出料管进行出料，从而完成对原料的分离提纯。
42.启动电机517，并通过转轴驱动齿轮516，齿轮516带动环形转动块513转动，环形转动块513通过连接杆514、带动底部的刮板515转动，并在启动真空吸料机512对料渣进行吸附时，不断地对排渣吸附口进行刮除，使得料渣不断地经排渣吸附管511吸附至真空吸料机512内。
43.活动阀56和固定座55之间设有一圈环状套563，环状套563的顶部均匀环绕设有若干组支杆564，支杆564的端部垂直设有限位导杆565；限位导杆565的下端向固定座55的内壁延伸端设有挡块566，挡块566的直径大于限位导杆565的直径，固定座55的内壁设有与限位导杆565对应的活动腔568，限位导杆565位于活动腔568的外壁套接有弹簧567，活动腔568的上端口直径大于限位导杆565的横截面直径，小于挡块566的直径，从而方便在弹簧567的回弹力作用下，限位导杆565带动环状套563及活动阀56向下复位。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保
护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
47.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。