聚芳醚酮[poly(aryl ether ketone),PAEK]是指主鏈中芳香醚和芳香酮交替排列的聚合物。聚芳醚酮具有剛性的對(duì)苯撐和柔性的醚鍵結(jié)構(gòu)，在保持優(yōu)良的物理機(jī)械性能和耐熱性的同時(shí)還具有一定的柔性和韌性，綜合性能優(yōu)良，易于加工成型，是一類應(yīng)用廣泛的熱塑性特種工程塑料，在航空航天、醫(yī)療器械、核電、石油化工、汽車、家電等領(lǐng)域有廣闊的市場(chǎng)。
聚芳醚酮的合成通常采取親核路線，也就是在非質(zhì)子極性溶劑中，雙酚單體與二鹵代芳香酮單體在堿催化劑作用下發(fā)生縮聚反應(yīng)。該反應(yīng)除生成PAEK聚合物外，還生成小分子的鹵鹽副產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)產(chǎn)物在水或低級(jí)醇中沉析，鹵鹽以及過(guò)量未反應(yīng)的堿催化劑往往被PAEK高分子所包裹，不能很好地被溶解除去，需要進(jìn)一步地純化。
目前由親電反應(yīng)路線制備的聚芳醚酮的后處理純化工藝大多較為復(fù)雜繁瑣，每次處理時(shí)均會(huì)使用大量溶劑，且往往需要長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)洗滌，有時(shí)還需要采用高溫高壓的純化方法，對(duì)設(shè)備要求較高，洗滌過(guò)后會(huì)產(chǎn)生大量廢液，導(dǎo)致投入大，效率低，對(duì)環(huán)境影響大，從而限制其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
(1) 先采用甲酸溶液和乙酰丙酮組成的混合溶液，對(duì)聚芳醚酮粗品進(jìn)行洗滌、離心得到初級(jí)純化品；(物料轉(zhuǎn)移：放料罐→離心機(jī)，人工開(kāi)放式操作)
(2) 再采用甲酸溶液，對(duì)初級(jí)純化品進(jìn)行洗滌、離心得到次級(jí)純化品；(物料轉(zhuǎn)移：離心機(jī)→純化釜→離心機(jī)，人工開(kāi)放式操作)
(3) zui后采用水，對(duì)次級(jí)純化品進(jìn)行洗滌、離心、烘干得到聚芳醚酮純化品。(物料轉(zhuǎn)移：離心機(jī)→洗滌槽→離心機(jī)→多臺(tái)間歇式干燥機(jī)，人工開(kāi)放式操作)
現(xiàn)有聚芳醚酮PAEK粗品純化工藝流程有以下缺點(diǎn)：
(1) 安全風(fēng)險(xiǎn)高
使用離心機(jī)甩濾，由于離心機(jī)所處理含有溶劑聚合物料漿是易燃易爆的，這就易引起燃燒爆炸事故的發(fā)生。又因其轉(zhuǎn)速極高，如操作不慎或違章作業(yè)，與轉(zhuǎn)動(dòng)著的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料接觸，將造成手指、手臂截?cái)嗍鹿?。此外，由于種種原因引起的轉(zhuǎn)鼓破裂、轉(zhuǎn)鼓位移、人孔蓋板飛出等也會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。
(2) 無(wú)法密閉生產(chǎn)，環(huán)境污染大
甩濾、洗滌、粉碎、純化、干燥各個(gè)步驟之間需要轉(zhuǎn)料操作，自動(dòng)化水平低，每班操作需要人員較多，轉(zhuǎn)料操作時(shí)有溶劑、粉塵等職業(yè)病風(fēng)險(xiǎn)，異物控制等質(zhì)量控制難點(diǎn)，管理難度大。濾餅洗滌效果差、人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、物料轉(zhuǎn)移困難、物料容易受到設(shè)備傳動(dòng)部件及敞開(kāi)工作的環(huán)境影響和污染等嚴(yán)重缺陷。
(3) 純化工藝繁瑣，穩(wěn)定性較差
特種工程塑料傳統(tǒng)提純工藝中使用脫水劑、聚合體系含有大量鹽分所帶來(lái)的環(huán)境不友好、洗脫困難，需要用大量的有機(jī)溶劑和去離子水進(jìn)行多次反復(fù)洗滌，才能達(dá)到較好的純化效果。因此工序復(fù)雜，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，且生產(chǎn)成本高。
(4) 設(shè)備多、操作繁瑣，無(wú)法滿足工業(yè)大生產(chǎn)工藝要求
過(guò)濾、洗滌以及干燥都是采用獨(dú)立的設(shè)備進(jìn)行加工，如離心機(jī)、洗滌槽、干燥機(jī)等，由于設(shè)備分散，生產(chǎn)過(guò)程不易控制，自動(dòng)化程度低，在取樣、化驗(yàn)、加料、補(bǔ)料、溫度、壓力等方面若控制不當(dāng)或人工操作，往往也會(huì)造成差錯(cuò)與污染。反應(yīng)、過(guò)濾、干燥這三個(gè)裝置間物料的輸送難度就更高，有時(shí)常常會(huì)由此而使整套裝置處于不能完全正常操作或勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗大、效率低影響產(chǎn)品質(zhì)量，無(wú)法滿足精細(xì)化工大生產(chǎn)工藝要求。
(5) 占地面積大、設(shè)備投入高
過(guò)濾、多次洗滌過(guò)濾、干燥等單元操作，這些單元操作通常由結(jié)晶罐、壓濾機(jī)或離心過(guò)濾機(jī)、洗滌槽以及干燥機(jī)等單元設(shè)備單獨(dú)運(yùn)作，多種單元設(shè)備成一個(gè)長(zhǎng)流程的大裝置，設(shè)備間通過(guò)管道或其他方式輸送物料每個(gè)單元操作對(duì)應(yīng)相應(yīng)的單元設(shè)備，設(shè)備分散布置，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的廠房面積大幅度增加，同時(shí)也大大提高了設(shè)備的投資。
無(wú)錫雙瑞機(jī)械研制的錐形過(guò)濾洗滌干燥一體機(jī)以及相應(yīng)的洗滌方法(專 利號(hào)：ZL 202022908020.2、ZL 202121331911.4)，提供了一種聚芳醚酮合成過(guò)程中產(chǎn)品高效純化處理新工藝，在后處理工序中實(shí)現(xiàn)了含鹽-水-溶劑的聚合物產(chǎn)品的高效脫水除鹽，顯著降低了產(chǎn)品中無(wú)機(jī)鹽的含量，減少產(chǎn)品被污染的機(jī)會(huì)，達(dá)到純化的目的。利用本發(fā)明提出的特定溶劑體系可以有效溶解低聚物和一些無(wú)機(jī)小分子，并使聚芳醚酮樹(shù)脂在溶劑中處于溶脹狀態(tài)，促進(jìn)了聚合物鏈段的相互運(yùn)動(dòng)，從而使聚芳醚酮中夾雜的雜質(zhì)離子易于進(jìn)入溶劑相而得到純化。
聚芳醚酮PAEK粗品純化三合一干燥機(jī) 工藝步驟
傳統(tǒng)的聚芳醚酮PAEK粗品純化工藝設(shè)計(jì)不合理，且步驟繁瑣效率低。連續(xù)化精制提純特種工程塑料過(guò)濾洗滌干燥機(jī)組能夠解決現(xiàn)有高分子材料生產(chǎn)分離純化中存在的問(wèn)題，全自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可保證生產(chǎn)的連續(xù)性，效率高，且能耗低、綠色環(huán)保，具有普適性，易于推廣。
(1) 冷卻成形，碾磨粉碎(特種工程塑料精制提純前處理工序)
將聚合反應(yīng)所得高黏度溶液導(dǎo)入高壓釜，該高壓釜的出料口設(shè)置鑄帶頭、切粒刀頭和冷卻噴濺裝置，啟動(dòng)切粒刀頭和冷卻噴濺裝置，在壓力泵的作用下將高黏度溶液輸送至出料口鑄帶頭處，依次經(jīng)切粒和冷卻液冷卻得樹(shù)脂微顆粒(大顆粒會(huì)包裹鹽分和低聚物，影響精制提純效果)；再將冷卻結(jié)晶所得聚芳醚腈微顆粒與冷卻液一起碾磨粉碎，得到較均勻的粉料；微顆粒為長(zhǎng)度0.25～0.5mm、直徑0.2～0.45mm的圓柱形顆粒。
(2) 溶劑萃取，去除低聚物(物料轉(zhuǎn)移：膠體磨→過(guò)濾洗滌一體機(jī)，自動(dòng)管道輸送，全密閉操作)
將碾磨粉碎所得樹(shù)脂粉料輸送至過(guò)濾洗滌一體機(jī)中，該萃取設(shè)備設(shè)置有筒錐形濾網(wǎng)和輔助加熱裝置，在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行洗滌，粉料經(jīng)特制萃取液萃取、去除低聚物，再密閉過(guò)濾，分離萃取液；
(3) 酸堿洗滌，溶解鹽分(物料無(wú)轉(zhuǎn)移：過(guò)濾洗滌一體機(jī))
將酸堿洗滌液通入過(guò)濾洗滌一體機(jī)中，對(duì)濾餅進(jìn)行重新攪拌混懸，使樹(shù)脂粉料可以得到非常徹底的洗滌，被包裹的無(wú)機(jī)鹽及其它組分會(huì)被釋放出來(lái)。再漿攪拌均勻再把物料壓干。若洗滌一次不夠，可進(jìn)行多次洗滌，這時(shí)重復(fù)上述步驟多次即可，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度極低。
(4) 純水漂洗精制(物料無(wú)轉(zhuǎn)移：過(guò)濾洗滌一體機(jī))
過(guò)濾洗滌二合一內(nèi)加入純水，進(jìn)行打漿洗滌，漂洗出樹(shù)脂內(nèi)的鹽分雜質(zhì)；漂洗完成后的樹(shù)脂，再加入純水3～5次重復(fù)自動(dòng)洗滌過(guò)濾，除凈樹(shù)脂表面的雜質(zhì)和副產(chǎn)無(wú)機(jī)鹽，得到高純度的樹(shù)脂粉末；過(guò)濾時(shí)可使空心軸和空心螺帶按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(從頂部往下看)，對(duì)物料進(jìn)行提升，并使空心螺帶在旋轉(zhuǎn)時(shí)限制濾餅層的厚度，使物料在薄的濾餅層條件下進(jìn)行過(guò)濾，以提高過(guò)濾速率。
(5) 密閉連續(xù)干燥(物料轉(zhuǎn)移：過(guò)濾洗滌一體機(jī)→盤(pán)式干燥機(jī)，自動(dòng)定量輸送，全密閉操作)
將沖洗除鹽、固液分離得到的高純度的濕樹(shù)脂經(jīng)溜進(jìn)料螺旋送入盤(pán)式干燥機(jī)進(jìn)行連續(xù)干燥處理，干燥后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)盤(pán)式干燥冷卻段冷卻后卸料送至成品受料倉(cāng)，得到高純度樹(shù)脂成品。
干燥過(guò)程中蒸發(fā)出的濕分從干燥器項(xiàng)部進(jìn)入冷凝器中凝結(jié)成液體，流入溶劑接收罐中，被冷卻后的惰性氣體有循環(huán)風(fēng)機(jī)輸送到干燥器內(nèi)，吸收物料的濕分后進(jìn)入冷凝器內(nèi)重新冷卻，形成閉路循環(huán)利用。
過(guò)濾洗滌干燥機(jī)純化后的聚芳醚酮中無(wú)機(jī)離子雜質(zhì)、低聚物和有機(jī)雜質(zhì)含量低，電絕緣性強(qiáng)和機(jī)械強(qiáng)度高，是一種非常優(yōu)異的工程塑料。并且錐形過(guò)濾洗滌干燥機(jī)純化工藝可以在全封閉負(fù)壓條件下進(jìn)行，對(duì)環(huán)境無(wú) 污染，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
無(wú)錫雙瑞致力于推動(dòng)結(jié)晶過(guò)濾洗滌干燥設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新，珍視客戶給予的充分信賴。知識(shí)產(chǎn)權(quán)是雙瑞機(jī)械和客戶共同的生命線。在無(wú)錫雙瑞，我們堅(jiān)持誠(chéng)實(shí)敬業(yè)的立業(yè)之本，堅(jiān)持對(duì)侵權(quán)行為零容忍，嚴(yán)厲打擊任何侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的犯罪行為。這是無(wú)錫雙瑞至高的責(zé)任、義務(wù)和承諾。我們必須精誠(chéng)回報(bào)客戶的信任，徹底杜絕任何侵權(quán)行為。
