Производство и свойства полигексаметиленадипамида (анид, найлон 66, п-66)

Полигексаметиленадипамнд (П-66, найлон 66) в промышленности олучают из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты реакцией поликонденсации:

nH₂N(CH₂)₆NH₂ + nНООС(СН₂)₄СООН 

 HHN(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO_nOH + (2п - 1)Н₂О

Образование ПА из аминокислот, а также из дикарбоновых кислот и диаминов протекает с выделением воды, и ввиду небольших значений константы равновесия реакция поликонденсации имеет обратимый и равновесный характер. Равновесие можно сдвинуть в сторону образования полимера, если из сферы реакции удалять побочный продукт  воду.

Молекулярная масса ПА определяется временем и температурой реакции. Соот­ношение исходных компонентов сильно влияет на завершение реакции поликонденсации и молекулярную массу полимера.

Избыток одного из реагентов способствует образованию цепей полимера, на кон­цах которых находятся группы, присутствующие в избыточном компоненте, что при­водит к прекращению реакции роста цепи:

nНООС(СН₂)₄СООН + (п + 1)NH₂(CH₂)₆NH₂ 

H[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO]_nNH(CH₂)₆NH₂ + 2nН₂О

При избытке диамина концевыми группами полимера будут — NH₂, а при избыт­ке кислоты —COOH.

Для получения наиболее высокомолекулярного полимера при взаимодействии дикарбоновых кислот с диаминами оба компонента должны присутствовать в реак­ционной среде в строго эквимолекулярных количествах. Mолекулярная масса ПА находится в пределах 10 000-25 000.

Избыток одного из реагентов в реакционной смеси приводит к ограничению мо­лекулярной массы. Такой же эффект наблюдается при добавлении к реакционной смеси, составленной из эквимолекулярных количеств компонентов, монофункцио­нальных соединений, которые способны реагировать с концевыми группами ПА. В за­висимости от количества добавляемого монофункционального вещества, называе­мого стабилизатором или регулятором вязкости, можно получать ПА определенной степени поликонденсации вследствие прекращения роста цепей.

Технологический процесс получения полигексаметиленадипамида состоит из сле­дующих стадий: приготовление соли адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ), поликондеисация соли АГ, фильтрование расплава полиамида, охлажде­ние, измельчение и сушка полимера (рис. 27.3).

Соль АГ готовят смешением 20 %-ного метанольного раствора адипиновой кисло­ты с 50-60%-ным метанольным раствором гексаметилендиамина в смесителе 1. При охлаждении выделяются кристаллы соли АГ, которые осаждаются в промежуточной емкости 2 и отделяются от метилового спирта в центрифуге 3. Затем соль АГ подают в реактор-автоклав 4, в который загружают также уксусную кислоту из расчета 0,2-0,5 % от массы соли. Соль АГ — белый кристаллический порошок с температурой плавления 190-191°С, нерастворимый в холодном метиловом спирте, но хорошо растворимый в воде.

Реактор-автоклав представляет собой цилиндрический аппарат объемом 6-10 м³, выполненный из хромоникелевой стали и снабженный рубашкой для обогрева высо­котемпературным теплоносителем (динилом или паром). Поликонденсацию прово­дят в атмосфере азота при постепенном нагреве реакционной смеси до 220С и давле­нии 16-17 МПа в течение 1-2 ч, от 220 до 270-280 °С в течение 1-1,5 ч, а затем снижают давление до атмосферного на 1 ч и снова повышают давление до 16-17 МПа. Такие операции проводят несколько раз. При снижении давления выделяющаяся в реакции вода закипает, пары ее удаляются из автоклава, перемешивая расплав по­лимера. Общая продолжительность процесса поликонденсации составляет 6-8 ч.

Контроль процесса ведут по количеству выделившейся воды, пары которой конден­сируются в холодильнике 5, а конденсат стекает в мерник 6.

По окончании реакции расплав ПА с помощью сжатого азота через обогреваемую фильеру в виде лент продавливается в ванну 7 с проточной водой, в которой быстро охлаждается, и поступает на измельчение в резательный станок 8. Гранулы полиамида сушат в сушилке 9 струей горячего воздуха и затем подают на упаковку.

Раствор гексаме-тилендиамина

Рис. 27.3. Схема производства полигексаметиленадипамида: 1 — смеситель; 2 — промежу­точная емкость; 3 — центрифуга; 4 — реактор; 5 — холодильник; 6 — приемник; 7 — ванна; 8 — резательный станок; 9 — сушилка

3