聚酰胺共聚物PA5IT及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高透光率、力学性能优异的聚酰胺共聚物pa5it及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚酰胺具有优异的机械性能和成型性能，广泛应用于汽车零部件、电器电子设备的零件、眼镜框架、眼镜镜片或其他镜片、用于饮用水处理的杯/瓶等原件的加工。然而普通聚酰胺由于分子链排列规整，透明性较差，在特殊领域，很难发挥作用。

2、传统的透明塑料在实际使用过程中，不能完全满足特定使用场景的要求，比如市场上主要的透明塑料pc(聚碳酸酯)以及pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)存在小分子残留、耐化学腐蚀性差、耐磨性不好等问题。聚酰胺大分子中含有极性强的酰胺基团、以及末端的端氨基、端羧基，这些基团之间具有很强的相互作用，极易形成氢键，从而容易高度结晶化，聚酰胺形成的球晶尺寸往往比较大，大于可见光的波长(400～700nm)，从而导致其不透明。为了制备透明度较高的聚酰胺，可以通过降低结晶度，制备无定形聚酰胺；将晶体尺寸减小到可见光波长范围内；优化共混、共聚等方法使晶区与非晶区折射率相近等方法来实现，但是这些方式可能会造成其他性能的损失，例如抑制结晶会导致聚酰胺硬度下降、热变形温度降低，甚至失去使用价值，而且部分市售透明聚酰胺常用有侧基的环状脂类胺往往价格昂贵。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过使聚酰胺共聚物中酰胺键的链分布和无定形特性特定化，提供一种可用于制备具有高透光率和透明性、力学性能优异和经济实用的聚酰胺共聚物pa5it及其制备方法和应用。

2、本发明提供了一种聚酰胺共聚物pa5it，所述聚酰胺共聚物pa5it包括式(i)、(ii)和(iii)所示的结构单元：

3、

4、其中，所述聚酰胺共聚物pa5it中，

5、结构单元(i)的摩尔份数为25～90份；

6、结构单元(ii)的摩尔份数为0～30份；

7、结构单元(iii)的摩尔份数为40～60份；

8、所述结构单元(i)、(ii)、(iii)的摩尔份数总和为100份；

9、优选地，所述结构单元(i)、(ii)、(iii)在聚酰胺共聚物pa5it中的含量在95％以上，优选97％以上。所述百分比是质量百分比。

10、在本发明一些优选实施方式中，所述结构单元(i)、(ii)的摩尔份数总和与结构单元(iii)的摩尔份数的比例为1:0.95～1.07；

11、优选地，所述结构单元(i)的摩尔份数为30～60份；

12、优选地，所述结构单元(ii)的摩尔份数为0～20份；

13、优选地，所述结构单元(i)与(ii)的摩尔比为3～5:0.01～2；

14、优选地，所述结构单元(i)与(iii)的摩尔比为3～5:4.5～5；

15、优选地，所述结构单元(i)、(ii)与(iii)的摩尔比为3～5:0.01～2:4.5～5；

16、优选地，所述结构单元(i)的摩尔份数相对于结构单元(i)、(ii)的摩尔份数总和的50～100％。

17、于一实施方式中，所述聚酰胺共聚物pa5it的数均分子量为10000～50000，例如20000-30000；和/或，

18、所述聚酰胺共聚物pa5it的相对粘度为1.60～3.0，优选为1.8～2.7，例如1.8～2.5；和/或，

19、所述聚酰胺共聚物pa5it的玻璃化转变温度为128～145℃，优选为130～142℃；和/或，

20、所述聚酰胺共聚物pa5it的拉伸强度为70～130mpa，优选为75～95mpa；和/或，

21、所述聚酰胺共聚物pa5it的弯曲强度为135～175mpa，优选为139～150mpa；和/或，

22、所述聚酰胺共聚物pa5it的izod缺口冲击强度为5.0～12.0kj/m2，优选为7.0～9.0kj/m2；和/或，

23、所述聚酰胺共聚物pa5it的雾度为6.0％以下，优选为4.5％以下；和/或，

24、所述聚酰胺共聚物pa5it的透光率为85％以上，进而优选90％以上。

25、于一实施方式中，所述聚酰胺共聚物pa5it的原料包括以下单体：

26、戊二胺40～60份；

27、对苯二甲酸和/或其衍生物0～30份，进一步优选为0～20份；

28、间苯二甲酸和/或其衍生物25～90份，进一步优选为30～60份；

29、其中，所有的份数以摩尔份数来计算。

30、于一实施方式中，所述戊二胺为化学来源或者生物物质来源的戊二胺，优选为生物物质来源的戊二胺；和/或，

31、所述对苯二甲酸衍生物选自对苯二甲酰氯、对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二乙酯中的一种或几种；和/或，

32、所述间苯二甲酸衍生物选自间苯二甲酰氯、间苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二乙酯中的一种或几种。

33、于一实施方式中，所述聚酰胺共聚物pa5it的原料还包括添加剂，所述添加剂包括封端剂、uv稳定剂、热稳定剂、自由基清除剂和/或加工助剂、杂质抑制剂、润滑剂、脱模助剂、增塑剂、用于影响光学性质、特别是折射率的功能性添加剂、抗冲改性剂、纳米填料和/或添加剂、增光剂、染料或其混合物。

34、于一实施方式中，所述添加剂在聚酰胺共聚物pa5it中的含量为5％以下，进而优选为3％以下。所述百分比是质量百分比。

35、于一实施方式中，所述封端剂，优选包括一元酸、二元酸、一元胺或二元胺中的任意一种或多种，进而优选包括醋酸、苯甲酸、硬脂酸、月桂酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸等中的一种或多种，癸胺、十二胺、己二胺、癸二胺等中的一种或多种。

36、于一实施方式中，所述热稳定剂，优选包括磷酸、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、次磷酸钠、次磷酸锌、次磷酸钙、次磷酸钾中的一种或者多种。

37、于一实施方式中，所述结晶促进剂，优选包括长碳链羧酸金属盐，长碳链羧酸碳原子数优选为10～30，所述金属优选包括钙、镁、锌中的一种或者多种，例如可以为长碳链羧酸钙盐、长碳链羧酸镁盐或长碳链羧酸锌盐，进而可以为十二烷酸钙、十四烷酸钠、十七烷酸钙、十八酸钙、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠中的一种或者多种。

38、于一实施方式中，所述无机填料，优选包括玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维、炭黑、石墨中的一种或者多种。

39、于一实施方式中，所述矿物，优选包括二氧化钛、碳酸钙和硫酸钡中的一种或者多种添加剂。

40、本发明另一方面，提供了一种制备上述的聚酰胺共聚物pa5it的方法，所述方法包括以下步骤：将戊二胺、对苯二甲酸和/或其衍生物、间苯二甲酸和/或其衍生物按照摩尔份数比例与水混合，制得聚酰胺盐溶液；加热所述聚酰胺盐溶液使反应体系内压力升至0.3～3.2mpa，例如1.7mpa，排气，保压直至温度210～250℃，例如220℃、225℃，泄压至常压；反应体系抽真空，压力维持(-0.07)～(-0.09)mpa，例如-0.08mpa，抽真空时间20～100min，例如40min，结束后温度为230～290℃，例如240℃、260℃、280℃，获得熔体；熔融出料，拉条切粒，得到pa5it树脂。

41、于一实施方式中，所述对苯二甲酸和/或其衍生物和间苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数之和，同戊二胺的摩尔数的比为1：0.95～1.07，例如1:1；

42、优选地，所述间苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔份数为25～90份、所述对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔份数为0～30份、所述戊二胺的摩尔份数为40～60份；

43、优选地，所述间苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数相对于对苯二甲酸和/或其衍生物和间苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数之和的50～100％。

44、于一实施方式中，所述方法在氮气或惰性气体氛围下进行，所述惰性气体包括氩气或氦气。

45、于一实施方式中，所述pa5it盐溶液的浓度在40～85％之间，所述百分比为占聚酰胺pa5it盐溶液的质量百分比，例如50％，60％。

46、于一实施方式中，所述pa5it盐溶液可以通过加热浓缩以提高浓度。

47、于一实施方式中，所述pa5it盐溶液的浓度为10％时的ph值为6以上，优选为7.0～9.0，例如8.4、8.5、所述百分比为占聚酰胺pa5it盐溶液的质量百分比。

48、于一实施方式中，向聚酰胺盐溶液中加入前述添加剂，所述添加剂加入量分别为100-2000ppm(以原料的总质量计算)。例如当原料是戊二胺、对苯二甲酸和间苯二甲酸时，其加入量是所述原料的质量和的100-2000ppm。

49、于一实施方式中，向聚酰胺盐溶液中加入前述抗氧化剂，所述添加剂加入量分别为200-1500ppm(以原料的总质量计算)，例如300ppm、700ppm。

50、于一实施方式中，向聚酰胺盐溶液中加入前述封端剂，所述封端剂加入量为100-1500ppm(以原料的总质量计算)，例如100ppm。

51、本发明另一方面，提供了一种成型品，所述成型品的原料包含上述任一所述的聚酰胺共聚物pa5it。

52、与现有技术相比，本发明的实施，至少具有以下优势：

53、1、本发明所合成的聚酰胺共聚物pa5it不仅具有良好的透明透光性，而且具有优异的力学性能，使其可以在更加苛刻的使用环境中使用，一定程度上拓展了透明聚酰胺的使用范围。

54、2、本发明的聚酰胺共聚物pa5it的制备方法简单，原料价格便宜，工艺参数易于控制，便于进行量化生产。