HOOC ─ (CH2)5 ─ NH ─ (CO (CH2) 5 NH) n─ CO (CH2)5 ─ NH2 + HOOC ─ C6H5 ↔
↔ HOOC ─ (CH2) 5 ─ NH ─ (CO(CH2) 5 NH) n ─ CO(CH 2) 5 ─ NH ─ OC ─ C6H5 + H2O (5)
На заключительном этапе реакции полиамидирования происходит остановка роста молекулярной цепи в результате:
– исчерпание реакционноспособных концевых групп ─ NH2, ─ СООН;
– блокирование групп ─ NH2 молекулами регулятора молекулярной массы;
– потерь концевых групп вследствие побочных реакций;
– увеличения вязкости расплава, замедляющего течение процесса.
Полученный расплав поликапроамида перерабатывается в гранулят. Главным требованием при получении гранулята является постоянство геометрических размеров отдельных гранул, что необходимо для обеспечения равномерности обработки при проведении процессов экстрагирования и сушки.
Температура проведения процесса определяет состояние равновесия системы капролактам – полимер (3) и оказывает влияние на скорость достижения этого равновесия. Повышение температуры ускоряет достижение равновесия, поэтому в начале процесса температура должна быть высокой. Когда равновесие достигнуто (4) температуру проведения процесса необходимо снизить и выдержать полимер при этой температуре с целью смещения химического равновесия в сторону образования полимера и установления нового равновесия с меньшим содержанием НМС.
Содержание воды в реакционной массе в начале процесса выбирается таким, чтобы достичь максимальной при данной температуре скорости гидролиза капролактама (1) и образования большого числа центров полиамидирования (2). На последующих стадиях устанавливается химическое равновесие реакции поликонденсации (4) с некоторым, соответствующим температуре и давлению, содержанием воды. Для смещения химического равновесия в сторону образования полимера с высокой степенью полиамидирования и установления нового химического равновесия необходимо на определенной стадии проведения процесса удалить воду с последующим выдерживанием продукта при постоянной температуре. Пассивное удаление воды – дегазация, активное удаление воды – сдувка инертным газом.
При проведении процесса полиамидирования образуется ПКА, содержащий 9 – 12% водорастворимых низкомолекулярных соединений (НМС). Низкомолекулярные соединения являются нежелательной примесью в полимере, ухудшающие его способность к переработке или потребительские свойства. Низкомолекулярные соединения состоят из мономера – капролактама и олигомеров, высшие олигомеры в воде растворяются тем хуже, чем длиннее молекулярная цепь.
В ПКА волокнах и нитях допускается содержание НМС до 2 - 4%. Учитывая, что в результате расплавления полимера образуется некоторое количество этих соединений, необходимо количество низкомолекулярных соединений в грануляте, предназначенном для формования нитей, снизить до 0,5 – 1,2%.
Удаление НМС из поликапроамида (экстрагирование) производится путём промывки гранулята водой. Для экстрагирования может использоваться деминерализованная, химически очищенная вода или соковый конденсат с установок выпаривания лактамсодержащих вод.
Физически процесс экстрагирования состоит в диффузии НМС из внутренних слоёв гранулы на её поверхность с последующим их растворением в промывной воде, омывающей поверхность гранулы. Движущей силой процесса диффузии является разность концентраций НМС во внутренних слоях гранулы и на её поверхности, а движущей силой процесса растворения является разность концентраций НМС на поверхности гранулы и в промывной воде. Скорости диффузии и растворения зависят от температуры, чем выше температура, тем выше скорости этих процессов. Скорость растворения, кроме того, зависит от интенсивности обмена промывной воды у поверхности гранулы на более чистую воду.
После обработки гранулята водный экстракт НМС направляется на регенерацию капролактама, а полимер на сушку.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.