一种多功能半芳香尼龙的制备工艺的制作方法

本发明属于高分子材料的制备，具体涉及一种多功能半芳香尼龙的制备工艺。

背景技术：

1、半芳香尼龙也被称为耐高温尼龙，是一种耐热聚酰胺，可长期在150℃环境使用的工程塑料，在热、电、物理及耐化学性方面都有很好的表现。常见的半芳香尼龙有pa4t、pa6t、pa9t、pa10t等。半芳香尼龙具有高刚性、高强度、耐化学性的优点，优异的尺寸精度和稳定性，吸湿率仅为pa46的一半，制品的尺寸稳定性更高，通常用于汽车工业和电子电器行业。

2、耐高温尼龙有着较高的耐热性能和力学性能，为了满足众多的应用需求，现有技术对耐高温尼龙在抗紫外光、阻燃性能、力学性能等方面进行了研究，得到了性能增强的耐高温尼龙，但也存在一些不足。

3、cn109456596a公开了一种尼龙汽车材料，是以三种抗老剂与尼龙66树脂共混改性，该材料有着抗高温和抗紫外线老化功能，并且复合抗老剂的使用效果要优于单一抗老剂的使用效果，cn106928700a公开了一种增强尼龙复合材料的制备方法，通过碳纤维、增韧母粒、助剂与耐高温尼龙树脂在螺杆共混得到耐高温尼龙复合材料。上述两种方法都是通过助剂与尼龙树脂以物理混合的方式来得到增强尼龙，而耐高温尼龙的熔点一般大于300℃，加工过程中的高温容易造成助剂热分解或失效，助剂与耐高温尼龙基材间的相容性也存在问题，尤其是材料在恶劣的环境中长期使用，将导致部分助剂外迁至材料表面，这不仅影响制品的外观，而且会造成制品的耐热性、耐老化性和韧性大幅下降。

4、cn102911499a公开了一种纳米无机抗紫外剂在半芳香尼龙中的应用，可应用于对材料抗紫外线稳定性、耐温要求较高的场合，纳米二氧化钛或纳米氧化锌抗紫外剂与耐高温尼龙分子链间的结合点作用力较弱，这种纳米材料的粒径在10～400nm，表面活性高，一般需要经过特殊表面处理否则容易发生团聚。

5、cn107446129a公开了一种抗老化半芳香尼龙树脂的制备方法，将聚酰亚胺复合盐、半芳香尼龙复合盐、多羟基醇、稳定剂一起加入反应釜中，制备的半芳香尼龙不仅力学性能优异，而且具有优异的抗老化性能，但是这种方法制备聚酰亚胺复合盐的工艺十分复杂，至少需要46h，废水、废溶剂面临着难以回收的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种多功能半芳香尼龙的制备工艺，所制备的尼龙材料具有抗紫外、阻燃、加工流动性好、抗冲击的特点，并且制备工艺简单，各组分间的相容性好。

2、本发明所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，包括以下步骤：将三肼基均三嗪溶解在乙醇中，得到三肼基均三嗪-乙醇溶液，将对苯二甲酸溶解在乙醇中，在20-60℃下滴加三肼基均三嗪-乙醇溶液，搅拌反应至不再有晶体析出，过滤后的滤饼干燥，得到结晶体；然后将二元酸、二元胺、结晶体、次亚磷酸钠、水混合搅拌，40～100℃反应得到尼龙盐溶液，再将尼龙盐溶液升温至220～260℃，采用梯度降压法降压排水，抽真空，得到多功能半芳香尼龙，其链段结构式为：

3、。

4、梯度降压法为：第一梯度：排水压力为2.0-2.5 mpa，排水时长为1-2h；第二梯度：排水压力为1.5-2.0 mpa，排水时长为3-5h；第三梯度：排水压力为0-1.5mpa，排水时长为0.5-1h。

5、抽真空的过程为：第一阶段：真空度为-0.05-0mpa ，抽真空时长为1-3h；第二阶段：真空度为-0.09-（-0.05）mpa ，抽真空时长为0.5-1h；第三阶段：真空度为-0.1-（-0.09）mpa ，抽真空时长为5-8h。

6、三肼基均三嗪:对苯二甲酸摩尔比为1:（1.5～2.0）。

7、二元胺:二元酸:结晶体的摩尔比为（1.0～1.1）:1:（0.01～0.05）。

8、二元酸为脂肪族二元酸和芳香族二元酸按照摩尔比为1:（0.7～3）的混合物。

9、次亚磷酸钠加入量为二元酸和二元胺质量和的0.1～0.6%；水加入量为二元酸和二元胺质量和的0.5～2倍。

10、二元胺为1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺中的一种。

11、脂肪族二元酸为丁二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、1,4-环己烷二羧酸中的一种。

12、芳香族二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二酸、4,4´-联苯二甲酸、二苯基甲烷-4,4´-二羧酸、二苯基砜-4,4´-二羧酸中的一种。

13、具体的，所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，包括以下步骤：

14、（1）结晶体的制备：在烧杯中加入三肼基均三嗪、乙醇，得到三肼基均三嗪-乙醇溶液，并转移至恒压滴液漏斗中备用，在装有搅拌的四口烧瓶中加入对苯二甲酸、乙醇，水浴20-60℃，开启搅拌至对苯二甲酸全部溶解后，开始滴加三肼基均三嗪-乙醇溶液，搅拌反应至不再有晶体析出，停止搅拌，将过滤后的滤饼真空干燥，得到结晶体。

15、（2）多功能半芳香尼龙的制备：将二元酸、二元胺、上述制备的结晶体、次亚磷酸钠、水混合搅拌，除空气，40～100℃反应，得到尼龙盐溶液，再将尼龙盐溶液升温至220～260℃，采用梯度降压法排出水汽至常压，抽真空，得到多功能半芳香尼龙。

16、本发明的多功能半芳香尼龙制备结晶体，三肼基均三嗪和对苯二甲酸形成结得晶体不溶于乙醇，利用三者在乙醇中溶解度的差异，可以获得分子结构规则、高纯度的结晶体。制备结晶体的反应式为：

17、

18、。

19、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

20、（1）本发明的多功能半芳香尼龙的制备工艺，制备的尼龙聚合物具有抗紫外功能，聚合物分子中的-hn-nhco-结构生成分子内氢键可形成五元环，在吸收紫外光能量后螯合环结构发生分子热运动导致氢键断裂，将紫外线的能量以热能的形式释放出来，恢复到原有结构，所述过程如下：

21、。

22、（2）本发明的多功能半芳香尼龙的制备工艺，制备的尼龙具有阻燃功能，聚合物在空气中高温裂解时会产生氮气可以稀释空气，并在材料表面发生不完全燃烧形成碳化层，因此具有阻燃、自熄的特点。

23、（3）本发明的多功能半芳香尼龙的制备工艺，制备尼龙材料具有加工流动性好、抗冲击的特点，以三肼基均三嗪-对苯二甲酸制得的高刚性结晶体，在聚合中起到支化剂的作用，有利于提高材料的加工流动性和抗冲击性能。

24、（4）本发明的多功能半芳香尼龙的制备工艺，制备的多功能半芳香尼龙，从投料到聚合物产品在一个反应釜内即可完成，设备投资小，工艺简单，产品不存在小分子的迁移或多组分物质间相容性差的问题。

技术特征：

1.一种多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：将三肼基均三嗪溶解在乙醇中，得到三肼基均三嗪-乙醇溶液，将对苯二甲酸溶解在乙醇中，在20-60℃下滴加三肼基均三嗪-乙醇溶液，搅拌反应至不再有晶体析出，过滤后的滤饼干燥，得到结晶体；然后将二元酸、二元胺、结晶体、次亚磷酸钠、水混合搅拌，40～100℃反应得到尼龙盐溶液，再将尼龙盐溶液升温至220～260℃，采用梯度降压法降压排水，抽真空，得到多功能半芳香尼龙，其链段结构式为：

2.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：梯度降压法为：第一梯度：排水压力为2.0-2.5 mpa，排水时长为1-2h；第二梯度：排水压力为1.5-2.0 mpa，排水时长为3-5h；第三梯度：排水压力为0-1.5mpa，排水时长为0.5-1h。

3.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：抽真空的过程为：第一阶段：真空度为-0.05-0mpa ，抽真空时长为1-3h；第二阶段：真空度为-0.09-（-0.05）mpa ，抽真空时长为0.5-1h；第三阶段：真空度为-0.1-（-0.09）mpa ，抽真空时长为5-8h。

4.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：三肼基均三嗪:对苯二甲酸摩尔比为1:（1.5～2.0）。

5.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：二元胺:二元酸:结晶体的摩尔比为（1.0～1.1）:1:（0.01～0.05）。

6.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：二元酸为脂肪族二元酸和芳香族二元酸按照摩尔比为1:（0.7～3）的混合物。

7.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：次亚磷酸钠加入量为二元酸和二元胺质量和的0.1～0.6%；水加入量为二元酸和二元胺质量和的0.5～2倍。

8.根据权利要求1所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：二元胺为1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺中的一种。

9.根据权利要求6所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：脂肪族二元酸为丁二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、1,4-环己烷二羧酸中的一种。

10.根据权利要求6所述的多功能半芳香尼龙的制备工艺，其特征在于：芳香族二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二酸、4,4´-联苯二甲酸、二苯基甲烷-4,4´-二羧酸、二苯基砜-4,4´-二羧酸中的一种。

技术总结
本发明属于高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种多功能半芳香尼龙的制备工艺。本发明所述的一种多功能半芳香尼龙的制备工艺，包括以下步骤：将三肼基均三嗪和对苯二甲酸在乙醇中反应，反应温度为20‑60℃，过滤，干燥，得到结晶体，然后将二元酸、二元胺、结晶体、次亚磷酸钠、水混合搅拌，得到尼龙盐溶液，再将尼龙盐溶液升温至220～260℃，采用梯度降压法降压排水，抽真空，得到多功能半芳香尼龙。本发明提供的多功能半芳香尼龙的制备工艺，所制备的尼龙材料具有抗紫外、阻燃、加工流动性好、抗冲击的特点，并且制备工艺简单，各组分间的相容性好。

技术研发人员：周玉有,李西春,王敏,黄森彪,廖广明
受保护的技术使用者：富海（东营）新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13