高强度聚酰胺弹性体材料及其制备方法与流程

本发明属于聚酰胺弹性体，具体涉及高强度聚酰胺弹性体材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺弹性体是由高熔点结晶性硬段（聚酰胺）和非晶性软段（聚醚或聚酯）共聚而成，通过调整软硬段的种类和比例，可以得到不同性能的弹性体产品。因此聚酰胺弹性体兼具聚酰胺的韧性和耐化学品性等优异性能，又具备聚醚的柔性和耐低温冲击性能。聚酰胺弹性体具有优良的物理化学性能，可应用于体育器材、电子电器、医疗器械、新能源汽车等众多领域。国外弹性体厂家大多采用尼龙11或者尼龙12作为聚酰胺弹性体的硬段，国内由于原材料以及合成工艺复杂，部分企业选择pa6和pa66短链尼龙作为聚酰胺弹性体硬段，但是会存在吸水率高，和聚醚相容性差的问题。长碳链尼龙作为聚酰胺弹性体硬段解决了吸水率的问题，但是存在强度和模量低的问题，限制了尼龙弹性体的应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度聚酰胺弹性体材料，具备高回弹、高强度、高耐热等优异性能。本发明还提供科学合理的制备方法。

2、本发明所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，包括聚酰胺弹性体本体、添加剂和催化剂；

3、所述聚酰胺弹性体本体包括聚酰胺与半芳香族聚酯硬段、聚醚软段；

4、聚酰胺与半芳香族聚酯硬段为聚酰胺与半芳香族聚酯共聚而成；

5、聚酰胺为二元酸和二元胺缩聚而成；

6、半芳香族聚酯为芳香族二元酸与脂肪族二元醇缩聚而成。

7、优选的，聚酰胺为长碳链aabb型聚酰胺，包括聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺613、聚酰胺614、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺1013、聚酰胺1014、聚酰胺1111、聚酰胺1212、聚酰胺1213、聚酰胺1214、聚酰胺1313、聚酰胺1414中的一种。

8、优选的，半芳香族聚酯为双羧基封端半芳香族聚酯，数均分子量为2000~4000；进一步优选为双羧基封端聚对苯二甲酸乙二醇酯、双羧基封端聚对苯二甲酸丙二醇酯、双羧基封端聚对苯二甲酸丁二醇酯、双羧基封端聚间苯二甲酸乙二醇酯、双羧基封端聚间苯二甲酸丙二醇酯、双羧基封端聚间苯二甲酸丁二醇酯中的一种。

9、优选的，二元胺为己二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、十三烷二胺、十四烷二胺的一种；二元酸为癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸的一种。

10、优选的，芳香族二元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；脂肪族二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇。

11、优选的，聚醚软段为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚四氢呋喃醚二醇或氨基封端的聚醚中的一种或多种，数均分子量为200~4000，进一步优选为400~2000。

12、优选的，聚酰胺弹性体本体中，聚酰胺质量分数为大于等于20%小于100%，半芳香族聚酯的质量分数为大于0小于等于20%；聚醚软段的质量分数为大于0小于80%。

13、优选的，聚合添加剂包括抗氧剂、成核剂、热稳定剂、润滑剂，添加剂和催化剂的总质量不超过所述聚酰胺弹性体材料质量的2%。抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或多种；成核剂为滑石粉、蒙脱土中的一种；热稳定剂为hy-h10、naugard 445、s-eed中的一种；润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸季戊四醇酯（pets）、乙撑双硬脂酰胺中的一种。

14、优选的，催化剂为钛系催化剂、镐系催化剂、磷酸催化剂和磷酸盐类催化剂中的一种或两种。钛系催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丁酯、钛酸四丙酯、钛酸四乙酯中的一种；镐系催化剂为镐酸丙酯、镐酸丁酯中的一种；磷酸或磷酸盐类催化剂为磷酸、亚磷酸、次亚磷酸钠中的一种。

15、本发明所述高强度聚酰胺弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：

16、（1）二元胺、二元酸、半芳香族聚酯、添加剂、催化剂以及去离子水一起投入聚合釜中，升高温度至190~210℃，压力1.5mpa，维持釜内压力不变，继续升温，直至温度升高至230~260℃，开始缓慢减压至常压，减压时间1~2h，得到羧基封端的聚酰胺预聚体；

17、（2）常压抽真空30min后，再向反应釜内加入聚醚软段及催化剂，维持负压-90kpa，反应温度230~250℃，反应时间2~6h，得高强度聚酰胺弹性体材料。

18、其中，步骤（1）中所用催化剂为磷酸催化剂或磷酸盐类催化剂，步骤（2）中所用催化剂为钛系催化剂或镐系催化剂。

19、本发明在长碳链聚酰胺中引入半芳香聚酯共同作为硬段，由于高强度苯环结构的引入，材料的强度和模量都有一定程度的提高，同时无规共聚使得链段中聚酯和聚醚有形成聚酯弹性体的几率，可形成高弹性体聚酯弹性体，提高了聚酰胺弹性体的回弹。另外，高温润滑剂的加入可提高熔体的流动性，提高产品的加工性能。

20、半芳香族聚酯是一种机械强度高、耐热性能好、加工性好的热塑性树脂，将其共聚到聚酰胺弹性体中，提高了聚酰胺弹性体的机械强度和弹性，另外共聚还在一定程度上降低了聚酰胺弹性体的熔点以及加工温度，更有利于后续加工，制备得到的聚酰胺弹性体具备高强度、低熔点、高回弹以及高耐热性。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、本发明将半芳香族聚酯作为硬段引入到聚酰胺中，二者以化学键的方式结合，解决了二者共混相容性差的问题；

23、2、本发明半芳香族聚酯的添加量可控，制备的高强度聚酰胺弹性体材料性能可调节，可根据用途进行功能性设计；

24、3、本发明所制备的高强度聚酰胺弹性体材料，半芳香族聚酯的加入不仅大大提高了聚酰胺弹性体的模量和回弹性，提高了产品的耐热性，共聚还降低了聚酰胺弹性体的加工温度，对于后续加工有一定的优势；

25、4、本发明所制备的高强度聚酰胺弹性体材料，聚合工艺简单，可实现工业化生产。

技术特征：

1.一种高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，包括聚酰胺弹性体本体、添加剂和催化剂；

2.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，聚酰胺为长碳链aabb型聚酰胺，包括聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺613、聚酰胺614、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺1013、聚酰胺1014、聚酰胺1111、聚酰胺1212、聚酰胺1213、聚酰胺1214、聚酰胺1313、聚酰胺1414中的一种。

3.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，半芳香族聚酯为双羧基封端半芳香族聚酯，数均分子量为2000~4000。

4.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，二元胺为己二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、十三烷二胺、十四烷二胺的一种；二元酸为癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸的一种。

5.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，芳香族二元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；脂肪族二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇。

6.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，聚醚软段为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚四氢呋喃醚二醇或氨基封端的聚醚中的一种或多种，数均分子量为200~4000。

7.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，聚酰胺弹性体本体中，聚酰胺质量分数为大于等于20%小于100%，半芳香族聚酯的质量分数为大于0小于等于20%；聚醚软段的质量分数为大于0小于80%。

8.根据权利要求1所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，添加剂包括抗氧剂、成核剂、热稳定剂、润滑剂，添加剂和催化剂的总质量不超过所述聚酰胺弹性体材料质量的2%。

9.根据权利要求8所述的高强度聚酰胺弹性体材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或多种；成核剂为滑石粉、蒙脱土中的一种；热稳定剂为hy-h10、naugard 445、s-eed中的一种；润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸季戊四醇酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种；催化剂为钛系催化剂、镐系催化剂、磷酸催化剂、磷酸盐类催化剂中的一种或两种。

10.一种根据权利要求1~9任意一项所述高强度聚酰胺弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于聚酰胺弹性体技术领域，具体涉及高强度聚酰胺弹性体材料及其制备方法。本发明所述高强度聚酰胺弹性体材料，包括聚酰胺弹性体本体、添加剂和催化剂；所述聚酰胺弹性体本体包括聚酰胺与半芳香族聚酯硬段、聚醚软段；聚酰胺与半芳香族聚酯硬段为聚酰胺与半芳香族聚酯共聚而成；聚酰胺为二元酸和二元胺缩聚而成；半芳香族聚酯为芳香族二元酸与脂肪族二元醇缩聚而成。本发明具备高回弹、高强度、高耐热等优异性能。本发明还提供科学合理的制备方法。

技术研发人员：刘慧敏,李雪婷,卢吉明,徐伟杰,徐春燕
受保护的技术使用者：山东广垠新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15