聚醚酮酮干式粉碎系统
技术领域
本实用新型涉及聚醚酮酮生产技术领域，具体涉及一种聚醚酮酮干式粉碎系统。
背景技术
聚醚酮酮(PEKK)树脂是一种具有优异性能的特种工程塑料，属于聚芳醚酮的一种，其分子结构中苯环醚键酮基相互整齐排列的化学结构，赋予了分子高度稳定的化学键特性，使其具有优异的机械性能、抗辐射性能、耐高温、耐化学腐蚀性以及良好的电绝缘性和阻燃性能，可以通过挤出、注塑、模压等加工方法进行加工成型，其在航空航天、电子电气、汽车以及石油方面具有极高的应用需求。
PEKK结构式如下所示：
目前来说文献报道的聚醚酮酮的合成方法比较多，但真正商品化的方法有两种，一种是杜邦的两步法，一种是Raychem开发的路易斯酸-路易斯碱同步催化法(WO8403891)。由于路易斯酸-路易斯碱同步催化法相对来说工艺简单，因此更容易被用于工业化生产中，比如专利CN101812170采用的就是采用路易斯酸-路易斯碱同步催化法，此方法是以二氯甲烷为溶剂，在低温下加入二苯醚、酰氯和路易斯酸，在路易斯碱/路易斯酸的共同催化作用下在室温下制备出聚醚酮酮。反应结束后，反应生成的聚醚酮酮与路易斯碱/路易斯酸以及二氯甲烷形成的络合物包裹在其中，形成凝胶状物质。要想得到聚醚酮酮的粗粉，可以对其凝胶状物质在水或者盐酸溶液中解络合并粉碎后就能得到聚醚酮酮粗粉。一方面由于聚合物是被路易斯碱/路易斯酸以及二氯甲烷形成的络合物包裹在一块，因此需要边粉碎边解络合，工业上可以采用比如乳化机等设备实现，但是由于凝胶状物料较难粉碎，因此粉碎时间较长，另外一方面由于二氯甲烷的沸点较低，因此在粉碎解络合过程中容易造成二氯甲烷的挥发，另外一方面解络合后，二氯甲烷溶液和水混合在一块，由于二氯甲烷在水中具有一定的溶解度，因此较难完全去除粉碎水中的二氯甲烷，增加后续水处理的成本。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种聚醚酮酮干式粉碎系统，解决了常规粉碎过程中时间慢、二氯甲烷挥发，且水中二氯甲烷含量较高的问题，提高了粉碎速度，避免了二氯甲烷的挥发，减少了水中二氯甲烷的含量。
本实用新型所述的聚醚酮酮干式粉碎系统，包括依次相连的反应釜、双螺杆挤出机、回收釜和离心机；所述双螺杆挤出机的出料管上设置有多个二氯甲烷出气口。
反应釜的出料口通过下料管路与双螺杆挤出机的进料口相连。
双螺杆挤出机的出料管通过转移管路与回收釜的进料口相连。
回收釜的出料口与离心机相连。
离心机的下端出口与含铝水管路相连，上端排出聚醚酮酮产品。
所述聚醚酮酮干式粉碎系统的工作过程，步骤如下：
将反应釜内的凝胶状物料通过下料管路加入到双螺杆挤出机中，凝胶状物料中的二氯甲烷通过二氯甲烷出气口排出并进行回收，凝胶状物料被粉碎为聚醚酮酮和三氯化铝的混合粉末；混合粉末通过转移管路投入回收釜，向回收釜加入水，溶解三氯化铝粉末，得到聚醚酮酮产品和含铝水，聚醚酮酮产品进行后续处理，含铝水沿含铝水管线进入含铝水收集池。
反应釜内的凝胶状物料为聚醚酮酮与二氯甲烷、三氯化铝共同形成的凝胶状物料。
双螺杆挤出机的温度设定为35～60℃。
与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：
(1)本实用新型采用双螺杆挤出机代替乳化机，粉碎时不通入水相，改变原有的湿式粉碎工艺，实现干式粉碎，因为没有水相，三氯化铝在此过程中不参与反应，也不会放出热量，直接通过降低二氯甲烷的含量来解除聚醚酮酮在二氯甲烷、路易斯酸、路易斯碱体系中的络合状态；
(2)本实用新型在使用双螺杆挤出机粉碎的过程中对双螺杆挤出机进行加热，通过二氯甲烷出气口直接回收二氯甲烷，没有水相的参与，就避免了二氯甲烷溶解于水中，解决了二氯甲烷的浪费和二氯甲烷对含铝水的影响问题。
附图说明
图1是本实用新型聚醚酮酮干式粉碎系统的结构示意图；
图2是传统聚醚酮酮湿式粉碎系统的结构示意图；
图中：1、反应釜，2、下料管路，3、双螺杆挤出机，4、二氯甲烷排气口，5、转移管路，6、回收釜，7、聚醚酮酮产品，8、离心机，9、含铝水管路，10、乳化机，11进水管路，12、出料管路，13、二氯甲烷回收管路。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不仅限于此，该领域专业人员对本实用新型技术方案所作的改变，均应属于本实用新型的保护范围内。
实施例1
如图1所示，本实用新型的一种聚醚酮酮干式粉碎系统，包括依次相连的反应釜1、双螺杆挤出机3、回收釜6和离心机8；所述双螺杆挤出机3的出料管上设置有多个二氯甲烷出气口4。
反应釜1的出料口通过下料管路2与双螺杆挤出机3的进料口相连。
双螺杆挤出机3的出料管通过转移管路5与回收釜6的进料口相连。
回收釜6的出料口与离心机8相连。
离心机8的下端出口与含铝水管路9相连，上端排出聚醚酮酮产品7。
使用上述的聚醚酮酮干式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入38.98kg对苯二甲酰氯、9.74kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)将反应釜1内的凝胶状物料通过下料管路2连接到双螺杆挤出机3中，开启双螺杆(所采用螺杆直径为120mm，长径比为42)，将其转速设置为400rmp/min，将其温度设定为35℃，在二氯甲烷出气口4处抽真空，将凝胶状物料中的二氯甲烷排出，排出口通过三级冷凝、二级活性炭吸收后回收。此时双螺杆中的胶状物料被粉碎为聚醚酮酮和三氯化铝的混合粉末。混合粉末通过转移管路5投入带有搅拌且盛有盐酸水的回收釜6，将其过滤后分别得到聚醚酮酮粗粉以及含铝水。粉碎过程总耗时4h。二氯甲烷回收率为99.3％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
实施例2
使用实施例1的聚醚酮酮干式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入34.11kg对苯二甲酰氯、14.62kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)将反应釜1内的凝胶状物料通过下料管路2连接到双螺杆挤出机3中，开启双螺杆(所采用螺杆直径为120mm，长径比为42)，将其转速设置为600rmp/min，将其温度设定为50℃，在二氯甲烷出气口4处抽真空，将凝胶状物料中的二氯甲烷排出，排出口通过三级冷凝、二级活性炭吸收后回收。此时双螺杆中的胶状物料被粉碎为聚醚酮酮和三氯化铝的混合粉末。混合粉末通过转移管路5投入带有搅拌且盛有盐酸水的回收釜6，将其过滤后分别得到聚醚酮酮粗粉以及含铝水。粉碎过程总耗时2h。二氯甲烷回收率为98.5％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
实施例3
使用实施例1的聚醚酮酮干式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入29.23kg对苯二甲酰氯、19.48kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)将反应釜1内的凝胶状物料通过下料管路2连接到双螺杆挤出机3中，开启双螺杆(所采用螺杆直径为120mm，长径比为42)，将其转速设置为300rmp/min，将其温度设定为60℃，在二氯甲烷出气口4处抽真空，将凝胶状物料中的二氯甲烷排出，排出口通过三级冷凝、二级活性炭吸收后回收。此时双螺杆中的胶状物料被粉碎为聚醚酮酮和三氯化铝的混合粉末。混合粉末通过转移管路5投入带有搅拌且盛有盐酸水的回收釜6，将其过滤后分别得到聚醚酮酮粗粉以及含铝水。粉碎过程总耗时2.5h。二氯甲烷回收率为98.2％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
对比例1
如图2所示，一种传统聚醚酮酮湿式粉碎系统，包括依次相连的反应釜1、乳化机10、回收釜6和离心机8；所述回收釜6的出料口还通过进水管路11与乳化机10的进水口相连。
反应釜1的出料口通过下料管路2与乳化机10的进料口相连。
乳化机10的出料口通过转移管路5与回收釜6的进料口相连。
回收釜6的出料口通过出水管路11、出料管路12分别与乳化机10的进水口、离心机8的进料口相连。
回收釜6的上端连接有二氯甲烷回收管路13。
离心机8的下端出口与含铝水管路9相连，上端排出聚醚酮酮产品7。
使用上述的聚醚酮酮湿式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入38.98kg对苯二甲酰氯、9.74kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)向回收釜6内加入水，水沿着出水管路11进入乳化机10，同时反应釜1内的凝胶状物料沿下料管路2进入乳化机10，并在乳化机10内研磨粉碎，研磨后的物料沿着转移管路5进入回收釜6，打开蒸汽对回收釜6升温，低沸点的二氯甲烷沿着二氯甲烷回收管路13被蒸馏并回收，剩余聚醚酮酮粉末和水以及溶解在水中的三氯化铝俗称含铝水经过出料管路12进入离心机8，离心后含铝水沿含铝水管路9去含铝水收集池，聚醚酮酮产品7进行后续处理。粉碎过程加蒸馏总耗时16h。二氯甲烷回收率为76.5％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
对比例2
使用对比例1的聚醚酮酮湿式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入34.11kg对苯二甲酰氯、14.62kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)向回收釜6内加入水，水沿着出水管路11进入乳化机10，同时反应釜1内的凝胶状物料沿下料管路2进入乳化机10，并在乳化机10内研磨粉碎，研磨后的物料沿着转移管路5进入回收釜6，打开蒸汽对回收釜6升温，低沸点的二氯甲烷沿着二氯甲烷回收管路13被蒸馏并回收，剩余聚醚酮酮粉末和水以及溶解在水中的三氯化铝俗称含铝水经过出料管路12进入离心机8，离心后含铝水沿含铝水管路9去含铝水收集池，聚醚酮酮产品7进行后续处理。粉碎过程加蒸馏总耗时14.5h。二氯甲烷回收率为78％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
对比例3
使用对比例1的聚醚酮酮湿式粉碎系统进行聚醚酮酮干法粉碎，步骤如下：
(1)向反应釜中加入270L的二氯甲烷溶液，然后降温至-5℃以下，保持反应釜内温度不超过-5℃，分别向反应釜中加入29.23kg对苯二甲酰氯、19.48kg间苯二甲酰氯、41.25kg的二苯醚和0.67Kg的苯甲酰氯，混合后再加入35.43Kg的N,N-二甲基甲酰胺，分批加入160Kg的三氯化铝，加入完毕后继续搅拌2h，缓慢将反应釜内温度升至室温，继续搅拌直至粘度不再发生变化为止，停止搅拌熟化8h，得到凝胶状物料；
(2)向回收釜6内加入水，水沿着出水管路11进入乳化机10，同时反应釜1内的凝胶状物料沿下料管路2进入乳化机10，并在乳化机10内研磨粉碎，研磨后的物料沿着转移管路5进入回收釜6，打开蒸汽对回收釜6升温，低沸点的二氯甲烷沿着二氯甲烷回收管路13被蒸馏并回收，剩余聚醚酮酮粉末和水以及溶解在水中的三氯化铝俗称含铝水经过出料管路12进入离心机8，离心后含铝水沿含铝水管路9去含铝水收集池，聚醚酮酮产品7进行后续处理。粉碎过程加蒸馏总耗时18h。二氯甲烷回收率为73.2％
取含铝水的样品检测二氯甲烷含量。
实施例2-4和对比例2-4的含铝水样品中二氯甲烷含量检测结果如表1所示。
表1实施例2-4和对比例2-4的含铝水样品中二氯甲烷含量检测结果
