J I A N G S U U N I V E R S I T Y 聚酰胺6的聚合工艺学院：京江学院班级：J高分子1101姓名：杨嘉城学号：4111126036一．聚酰胺6的简介： (3)二．聚酰胺6的的发展前景 (3)三．聚酰胺6的原料及配方 (3)3.1原料 (3)3.2配方 (4)四．聚酰胺6聚合过程与工艺 (4)4.1PA6聚合方法 (4)4.1.1常压连续聚合法 (5)4.1.2二段聚合法 (5)4.1.3间歇式高压釜聚合法 (6)4.1.4固相后缩聚法 (6)4.1.5多段连续聚合法 (8)4.1.6水解聚合工艺 (9)五..聚合聚酰胺6的设备 (11)5.1反应机理 (11)5.2工艺流程 (12)5.3聚酰胺反应挤出 (13)5.4反应挤出机理 (13)六．挤出成型的影响因素 (14)6.1原料质量 (14)6.2温度控制 (14)七．聚酰胺6的注塑聚合工艺 (14)八．PA6生产的污水处理 (15)1处理工艺及设计参数 (16)九．参考文献 (17)摘要：聚酰胺6熔点较低，而且工艺温度范围很宽。

由己内酰胺聚合而成，是聚酰胺系列中产量最多的一种。

有水解聚合固相聚合等。

关键词：聚合、生产工艺、注塑、挤出一．聚酰胺6的简介：聚酰胺-6，即尼龙6，又叫PA6，聚酰胺6。

中文名聚酰胺-6英文名Polycaprolactam别称锦纶-6;尼龙-6化学式C6H13NO机械强度、刚度、硬度、韧性高、耐老化性能好、机械减振能力好、良好的滑动性、优异的耐磨性、机械加工性能好、用于精密有效控制时、无蠕动现象、抗磨性能良好、尺寸稳定性好。

尼龙6的化学物理特性和尼龙66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很宽。

它的抗冲击性和抗溶解性比尼龙66塑料要好,但吸湿性也更强。

因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响，因此使用尼龙6设计产品时要充分考虑到这一点。

为了提高尼龙6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。

玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。

对于没有添加剂的产品，尼龙6塑胶原料的收缩率在1%到1.5%之间。

加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。

成型组装的收缩率主要受材料结晶度和吸湿性影响。

实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。

二．聚酰胺6的的发展前景21世纪时绿色、低碳、经济、环保的时代，聚酰胺树脂的发展，也应该遵守这个规律。

但是，从聚酰胺树脂的生产过程中来看，存在着工艺流程长、工艺复杂、碳吸收率低、环境污染严重、能耗大等问题。

采用绿色工艺、减少污染环境、简化工艺路线、采用先进的化工过程强化技术等已经成为聚酰胺生产发展的方向，目前前景看好。

三．聚酰胺6的原料及配方3.1原料原料：己内酰胺环己酮—羟胺路线非芳烃路线聚酰胺加工配方：3.2配方配方1：配方组成质量分数PA6 100 N-苯基马来酰亚胺（热稳定剂）10 玻璃微珠30 PP-g-MAH 3 配方2：配方组成质量分数PA6 100 据甲基丙烯酸酰亚胺（热稳定剂）10 偶联剂KH-550 5 石棉纤维30 BaSt 0.5 配方3：配方组成质量分数PA6 100 碱金属盐35 PP-g-POE 10 ZnSt四．聚酰胺6聚合过程与工艺聚酰胺6的生产工艺路线较多，不同的工艺路线所得到的产品性能大大不同，用途也有所差异。

按聚合机理的不同分为，水解聚合、固相聚合、阴离子聚合和插层聚合，其中水解聚合反应时间长，分子量分布窄，适合大规模生产，是当今世界普遍采用的方法；固相聚合主要以低分子聚酰胺6为基料，在催化剂作用下，气熔点以下进行分子链的增长，适合制造高分子量聚酰胺6；阴离子聚合反应快，聚合时间短，对反应体系水分含量及操作控制要求高。

目前水解聚合与固相聚合融合为一体成为聚酰胺6聚合发展趋势。

4.1PA6聚合方法4.1.1常压连续聚合法该方法用于生产PA6民用丝。

NOY公司特点：采用大型VK管（○1440mm ×1690mm）连续聚合，聚合温度260℃，时间20h。

热水逆流萃取切片中残余单体及低聚物、氮气气流干燥、DCS集散系统控制，单体回收采用萃取水连续三效蒸发浓缩，间断蒸馏浓缩液工艺。

具有生产连续化、产量高、质量好、占地面积少的特点。

是当前世界普遍采用的生产民用丝PA6切片的典型工艺。

4.1.2二段聚合法该法由前聚合与后聚合二个聚合管组成，主要用于生产高粘度的工业帘子布用丝。

二段聚合法又分为前聚合高压、后聚合常压；前聚合加压、后聚合减压；前、后聚合均为常压三种方法。

在三种方法中从聚合时间及产物中含单体和低聚体量等比较则以加压、减压聚合法最好（但设备投资大，操作费用最高），高压、常压次之，前、后聚合均为常压最差（但设备投资最省，操作费用最低）、巴陵石化公司鹰山石化石从德国Zimmer公司引进的14600t/aPA6聚合装置为前聚合加压，后聚合减压法，在加压聚合阶段，所配物料混合后进入反应器，在给定的温度下主要进行水解开环反应和部分加聚反应。

该阶段为吸热反应，所需热量由设在聚合管上部的列管换热器通入的气相联苯蒸汽提供，聚合物在加压聚合管中停留4h后进入后聚合器，此时聚合物粘度可达1.7左右。

减压聚合阶段主要进行缩聚和平衡反应。

由于聚合物的最终聚合度与体系中水的含量有关，为了提高分子量必须降低体系中的水的含量。

因此，在减压聚合管上部装有一成膜器，用气态联苯加热，尽可能地除去体系中的水分。

由于缩聚为放热反应，因此，在聚合管的中下段用液态联苯吸收热量，并设有一列管换热器使聚合物温度尽快降至缩聚工艺所需温度。

控制给定温度与项部压力（减压操作），聚合物在反应器内停留10h左右出料。

此时聚合物粘度可达2.8－3.6（可按需要调整）。

聚合物经铸带，水下切粒，连续萃取、干燥后与热稳定剂均匀混合进入挤压机熔融、挤压后纺丝。

该工艺流程特点：二段式连续聚合、气相联苯加热，液相联苯吸热，减压脱水能保证聚合反应充分，聚合物粘度波动小，分子量分布均匀，有利于提高纤维质量；切片萃取采用新型塔内构件，从而提高萃取效率，萃取水浓度达到10%以上，使回收已内酰胺能耗降低，萃取后切片中可萃取物含量＜0.6%；采用氨气逆流干燥流程，切片在密封系统中被连续干燥，效果好，切片含水低，且不受空气氧化，适合于生产安全帽子布所用一步法纺牵联合机。

4.1.3间歇式高压釜聚合法该法主要用于生产小批量多品种工程塑料级切片。

其规模10－12t/d；单台釜产量为2t/批。

压力0.7－0.8MPa（最高可达2MPa），切片粘度最高可达4.0，一般为3.8（粘度太高，产量低）。

该方式可用于生产PA6，亦可生产PA66，工艺灵活，便于更换品种，生产弹性化。

缺点是已内酰胺消耗比连续法多1.5%左右，聚合时间长，产物中含萃取物多，特别是低聚体含量大，对生产非常不利。

搅拌的形式对减少聚合反应时间很重要，意大利NOY公司与德国EKATO公司共同开发了高压釜的搅拌器，强化了聚合反应。

下图为NOY公司间歇式高压釜聚合法聚合工艺流程。

4.1.4固相后缩聚法固相聚合也成为固后相聚合，是将普通PA6切片用水萃取之后，在干燥过程中，通过魔种催化剂在PA6熔点以下进行聚合的方法，是PA6增粘的有效途径。

在工业生产中，固相聚合工艺可以分为连续固相聚合和间歇固相聚合两种方法。

这是一种使切片增粘的方法，如果需要在干燥过程中增粘，与VK管连续聚合不同之处是把连续干燥塔分为三段，第一段为干燥塔，第二段为固相后缩聚塔，第三段为冷却塔，并设置三个氮气循环系统，塔内氮气温度为160－180℃（第二段），通过调节氮气温度，使切片粘度从2.5提到4以上，日产20t系列的干燥塔，固相后缩聚时间为8h，这意味着用同一聚合管不仅可生产民用丝切片，还可以通过干燥后聚合增粘，生产薄膜和塑料级高粘度切片。

但这种设备造价比一般连续干燥塔贵一倍。

Zimmer公司在用这种方法增粘时，另用一种特殊催化剂。

此外，值得注意的是德国Kart Fischer公司在生产帘子布级切片及工业用丝级切片时，为改善聚合物均匀性，不采用固相后缩聚增粘，而在连续聚合管后加一个真空降膜闪蒸塔，进一步除掉水分提高切片粘度。

当真空度为97－98KPa时，切片相对粘度为3.0，在该塔内脱水的同时也脱除一部分单体，进塔时单体含量为8%－9%；出塔时单体含量约2.5%。

下图分别为Inventa公司固相缩聚生产流程和Zimmer公司固相聚合生产流程。

4.1.5多段连续聚合法美国Allied Chemical公司采取多段聚合法用以生产高粘度的帘子线，其工艺过程包括预聚合、加成反应、真空闪蒸、螺杆后聚合等工艺。

即第一个预聚合反应器设计成矮胖型结构，单体已内酰胺在其中进行开环预聚；第二个聚合器设计成瘦长型结构，物料在其中进行开环加聚反应；第三个聚合器设计成上大下小结构，该聚合器上段进行真空闪蒸，下段进行缩聚反应及平衡，包括链交换和链终止反应，聚合物达到一定的聚合度；第四步采取双螺杆后缩聚增粘法提高聚合物粘度，需真空系统和氧气的脱水、干燥及净化等装置。

这种方法聚合时间只要6－7h，可直接纺制帘子线，但设备较复杂。

德国BASF公司等对这种方法进行了改进，聚合时间可缩短到4－5h，聚合物粘度可提高三分之一，但建设费用和生产成本较高，检修周期长（设备多），影响了推广应用。

以上几个公司的方法对比 公司聚合方法 工艺特点 Didier 常压连续法1个聚合管，常压操作DCS 控制，生产高粘度2.7，聚合时间：20-22h ，回收系统采用三效蒸发提浓，适应生产民用丝。

Inventa 二段法2个聚合管，加压与减压操作，DCS 控制，生产最高粘度3.5，聚合时间：13-14h ，回收系统采用二效蒸发，聚合分子量均匀，适应生产工业用丝。

Zimmer 间歇式高压釜法 工艺灵活，便于更换产品，可生产PA6和PA66，缺点：已内酰胺损耗比连续生产法高1.5%左右，自动化程度低，适应生产小批量、多品种工程塑料级切片。

Karl Fischer固相后缩聚法 必须用高纯N2，粘度可从2.5增到4以上，工艺要求，设备造价高。

适应生产薄膜、塑料级高粘度切片。

NOY 多段连续聚合 聚合时间短，聚合物粘度高，工艺独特，缺点：设备复杂，建设费用高，生产成本高，检修期长，影响推广应用。

4.1.6水解聚合工艺4.1.6.1水解聚合原理在工业上，聚酰胺6的水解聚合是将己内酰胺、3%-10%的水加热到250-270℃，经过13-24H 聚合反应得到聚酰胺6，以水或酸作为催化剂，属于逐步聚合反应。

己内酰胺水解开环时有三种平衡反应、己内酰胺水解开环生成氨基酸氨基酸本身逐步缩聚氨基上氮原子向己内酰胺亲电进攻，使分子链增长己内酰胺开环聚合的速率比氨基酸自缩聚的速率至少要大一个数量级。