一种本征阻燃尼龙及其制备方法和应用

本申请涉及阻燃高分子材料制备，具体为一种本征阻燃尼龙及其制备方法和应用。

背景技术：

1、尼龙66是一种由己二酸与己二胺缩聚而成的高分子材料，由于其分子链排列规整、氢键作用强、结晶度较高的结构特点，具有优异的力学性能、加工性能、耐腐蚀性、耐磨性、自润滑性和耐化学药品性等，被广泛应用于电子电器、汽车工业、包装薄膜、服装纤维及航空航天等领域。但是尼龙66的极限氧指数(limiting oxygen index，loi)不超过24％，其垂直燃烧测试等级为ul94 v-2级，仍属于可燃性材料，尼龙66在燃烧过程中往往伴随着可燃性融滴，易导致火势迅速蔓延。这一缺点严重限制了其在高端民用和军工纺丝纤维和工程塑料领域的应用与推广。虽然可以通过共混或者共聚手段来提高尼龙66的阻燃性能，但是还存在一系列的问题。

2、相关技术中，公开了一种无卤阻燃尼龙66共聚物及其制备方法，其采用先将反应型dopo衍生物与二胺或二酸反应成盐，再与尼龙66盐进行缩聚的方法制备得到高分子量、高分解温度和高强度的无卤阻燃尼龙66聚合物及其纤维产品。上述还是存在引入了新的单体结构可能会对尼龙66的聚集态有影响，同时dopo在聚合过程中容易引发脱酸副反应导致尼龙66材料变黄等一系列问题。又如，公开的一种三聚氰胺氰尿酸盐阻燃聚酰胺材料的制备方法，以mca、纳米二氧化硅和金属氧化物为协效阻燃剂，原位聚合制备阻燃聚酰胺。但该方案未考虑到填料的加入可能对体系力学性能、加工性能的影响，以及对于尼龙66等熔点较高体系由于反应在较高温度下持续反应，易导致mca部分分解的实际状况。

3、尼龙65是一种耐热性、力学性能等综合性能与尼龙66相当的材料，其是由己二胺和戊二酸缩聚制备而成。而戊二酸单体通常是在工业上合成己二酸的过程中的副产物，每生产1吨己二酸会产生36kg左右的戊二酸。因此，开展尼龙65的聚合开发工作符合绿色循环经济的要求，具有重大的现实开发意义。目前，国内外大多采用界面聚合法，即采用戊二酰氯与1,6-己二胺反应制备尼龙65，这种制备方法存在工序复杂、环境污染较大、难以大批量生产的问题。而采用固相聚合法将戊二酸与己二胺合成尼龙65，此法存在操作复杂，产品质量难以控制，容易发生变黄变色等问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述技术问题，本申请提供了一种本征阻燃尼龙及其制备方法和应用，该本征阻燃尼龙制备方法，实现了低黄变性能、分子量高分布窄和高阻燃性能，以应用于电子电器、纺丝纤维等领域。

2、为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种耐高温尼龙的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

4、将戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应之后，收集预聚产物；

5、将所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应之后，收集本征阻燃尼龙。

6、在一些实施例中，所述戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应时，所述戊二酸二甲酯与所述己二胺的摩尔比为1：0.95-1.05。

7、在一些实施例中，所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应时，所述功能助剂和所述预聚产物的质量比为1：500。

8、在一些实施例中，所述戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应时，所述戊二酸二甲酯和所述己二胺的总单体质量与所述催化剂的质量比为500-5000：1。

9、在一些实施例中，所述催化剂包括胍类催化剂、脒类催化剂和钛类催化剂。

10、在一些实施例中，所述胍类催化剂包括1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸烯-5-烯、7-甲基-1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、2，3，5，6-四氢-1h-咪唑并[1，2-a]咪唑；所述脒类催化剂包括1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯；所述钛类催化剂包括：异丙氧钛和柠檬酸钛。

11、在一些实施例中，所述功能助剂包括二苯乙炔、偶氮苯和苯基马来酰亚胺。

12、在一些实施例中，所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应时，由所述预聚产物、所述功能助剂和所述水形成的反应体系的固含量为80％-84％。

13、第二方面，本申请还提供了一种本征阻燃尼龙，所述本征阻燃尼龙由上述任一项所述的方法制备得到。

14、第三方面，本申请还提供了一种第二方面所述本征阻燃尼龙用于制备阻燃材料中的应用。

15、本申请的本征阻燃尼龙及其制备方法，通过采用上述技术方案，与现有技术相比，本申请可以达到如下有益效果：

16、本申请制备方法通过采用特定的酯胺交换预聚工艺和催化剂体系，可以制备出高分子量、低黄变指数的高性能尼龙，一方面归因于反应条件更加温和简单的酯胺交换反应可以制备出较高分子量的预聚物，从而能够大大降低缩聚过程中的副反应发生概率，进而实现了本征阻燃尼龙的高分子和低黄变性能。另一方面，归因于引入的功能助剂，引入的功能助剂在尼龙燃烧过程中可以诱发交联反应的发生，能够提高熔体强度，并起到协效阻燃作用。

技术特征：

1.一种本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应时，所述戊二酸二甲酯与所述己二胺的摩尔比为1：0.95-1.05。

3.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应时，所述功能助剂和所述预聚产物的质量比为1：500。

4.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应时，所述戊二酸二甲酯和所述己二胺的总单体质量与所述催化剂的质量比为500-5000：1。

5.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括胍类催化剂、脒类催化剂和钛类催化剂。

6.根据权利要求5所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述胍类催化剂包括1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸烯-5-烯、7-甲基-1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、2，3，5，6-四氢-1h-咪唑并[1，2-a]咪唑；

7.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述功能助剂包括二苯乙炔、偶氮苯和苯基马来酰亚胺。

8.根据权利要求1所述的本征阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应时，由所述预聚产物、所述功能助剂和所述水形成的反应体系的固含量为80％-84％。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的本征阻燃尼龙。

10.一种根据权利要求9所述的本征阻燃尼龙用于制备阻燃材料中的应用。

技术总结
本申请公开了一种本征阻燃尼龙及其制备方法和应用，涉及阻燃高分子材料制备技术领域，其中制备方法包括：将戊二酸二甲酯、己二胺和催化剂进行反应之后，收集预聚产物；将所述预聚产物、功能助剂和水进行缩聚反应之后，收集本征阻燃尼龙。本申请方法能够使得本征阻燃尼龙具备分子量高分布窄、低黄变性能、高阻燃性能、结晶速率更快的特性，且有利于尼龙产品的快速成型。

技术研发人员：陈旭东,杨克俭,常海洋,汪成
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31