专利名称：高压下液晶诱导聚酰胺－6伸直链晶体的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高压下液晶诱导聚酰胺-6伸直链晶体的制造方法，属高分子材料加工与应用领域。
高分子材料的实际强度远低于理论强度值，导致这一现象的主要原因是其内部结构的不规整性。多种高聚物熔体结晶能生成规整的伸直链晶体，从而大幅度提高其材料强度。Gogolweski等进行过聚酰胺-6在高压下结晶行为的研究工作(Polymer,1973,4)，结果表明，聚酰胺-6在0.65-0.8GPa压力范围内，等温结晶50小时，生成了伸直链晶体。生成的聚酰胺-6伸直链晶体的熔融热为154.8J/g，远高于折叠链晶体的熔融热62.8J/g，分析伸直链晶体在生成过程中可以看出，生成伸直链晶体的条件十分苛刻，难以实现工业化生产。
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高压下液晶诱导聚酰胺-6伸直链晶体的制造方法，其特点是将少量液晶聚合物加入聚酰胺-6中，去诱导聚酰胺-6的结晶过程，能够起到异相成核作用，促使聚酰胺-6大分子在晶核上规整排列，生长成伸直链晶体。
本发明的目的由以下技术措施实现的，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
高压下液晶诱导聚酰胺-6伸直链晶体的制造方法1．在100份聚酰胺-6中加入液晶聚合物1～5份，然后将混炼室温度升至250℃，加入液晶聚合物和聚酰胺-6于混炼机内混炼15分钟、使液晶聚合物充分、均匀地分散在聚酰胺-6中。
2．将上述混合均匀的物料封装入高压模具型腔内，加热升温至250～280℃，使其充分熔融，保温10～20分钟后，施加压力0.2～0.4GPa，并恒温恒压10～30分钟，切断加热电源，在恒压下自然冷却至40℃，卸压取出制品含伸直链晶聚酰胺-6。
聚酰胺-6中加入的液晶聚合物为聚对羟基苯甲酸酯/对苯二甲酸乙二酯，非全芳香共聚酯，芳香族聚酸胺，共聚芳酯(Xydar)和/或含萘共聚芳酯(Vectra)中至少一种。
获得的聚酰胺-6伸直链晶体的熔融热为90.5J/g，在同样条件的空白(未加入液晶聚合物)试验，聚酰胺-6的熔融热为64.2J/g，在常压下的空白试验，聚酰胺-6的熔融热为57.7J/g。试样的熔融热与聚酰胺-6 完全结晶时的热焓(ΔHf=190.6J/g)之比，即为试样的结晶度，加有液晶的试样熔融热的大幅度提高，表明其结晶度升高，模量和强度也相应的增高。
加有液晶的结晶试样，经电子显微镜(TEM)测得片晶厚度为1000埃，在同样条件的空白试样的试验经TEM测得片晶厚度为500埃，常压下的空白试验的试样经TEM测得片晶厚度为70埃，0.4GPa压力下，液晶诱导结晶的聚酰胺-6试样的广角X-射线衍射(WAXD)双衍射峰的强度比为4.2,Gogolewski等对含伸直链的聚酰胺-6试样进行WAXD分析所得双衍射峰的强度比为2.0，这说明在本发明使用的缓和条件下生成了伸展程度更高的聚酰胺-6伸直链晶体。
本发明者发现，高聚物的结晶过程是由两阶段构成即晶核的生成和晶粒的生长，首先是由大分子链段构成有序的晶核，然后大分子在晶核上规整排列，生长成晶体。液晶聚合物在其呈液晶态的温度范围内，大分子呈有序排列状态，分散于聚酰胺-6基体中的液晶聚合物相当于一个已生成的晶核，聚酰胺-6大分子可以在其晶核周围规整排列，在高压的作用下，生成伸直链晶体。
结晶过程所控制的主要工艺参数是压力、温度和时间，由于液晶聚合物的加入，降低了结晶过程第一阶段即成晶核过程的动力学要求，因而在设定的结晶温度下，在较低的压力和较短的时间内生成聚酰胺-6伸直链晶体。
本发明与现有技术相比具有如下优点1．由于聚酰胺-6中引入液晶聚合物，大大降低了生成聚酰胺-6伸直链晶体的压力，从Gogolewski等法的0.65～0.8GPa下降压0.2～0.4GPa，(即24500～39200N)，时间由50小时减少至10～30分钟。缩短了生产周期，有利于实现工业化生产。
2．提高了高分子链的有序排列和几何均匀性，增加了结晶度，相应的提高了模量和强度，扩大其应用范围。
3．减少了能源消耗。有显著的经济效益和社会效益。
实施例1．在100份聚酰胺-6中加入聚对羟基苯甲酸酯/对苯二甲酸乙二酯1份，按重量比称取液晶聚物合和聚酰胺-6，在250℃使其熔融混合。再将混合均匀的物料封装入高压模具型腔内，加温至260℃保温10分钟，使其充分熔融后，施加压力至0.4GPa，恒温恒压15分钟，切断加热电源，在恒压下自然冷却至40℃卸压取出制品为含伸直链晶体聚酰胺-6。
2．在100份聚酰胺-6中加入聚对羟苯甲酸酯/对苯二甲酸乙二酯3份，其制备工艺及工艺参数同实施例1，同样制得含伸直链晶体聚酰胺-6。
3．在100份聚酰胺-6加入芳香族聚酰胺1份；压力为0.2GPa，其制备工艺及工艺参数同实施例1，同样制得含伸直链晶体聚酰胺-6。
权利要求
1．高压下液晶诱导聚酰胺-6伸直链晶体的造成方法，其特征在于(1)在100份聚酰胺-6中加入液晶聚合物1～5份，然后将混炼室温度升至250℃，加入液晶聚合物和聚酰胺-6于混炼机内混炼15分钟，使液晶聚合物充分、均匀地分散在聚酰胺-6中。(2)将上述混合均匀的物料封装入高压模具型腔内，加热升温至250～280℃，使其充分熔融，保温10～20分钟后，施加压力0.2～0.4GPa，并恒温恒压10～30分钟，切断加热电源，在恒压下自然冷却至40℃，卸压取出制品为含伸直链晶体聚酰胺-6。
2．按照权利要求1所述高压下液晶诱导聚酰胺-6伸直链晶体的制造方法，其特征在于聚酰胺-6中加入的液晶聚合物为聚对羟基苯甲酸酯/对苯二甲酸乙二酯，非全芳香共聚酯，芳香族聚酰胺，共聚芳酯和/或含萘共聚芳酯至少一种。
全文摘要
高压下液晶诱导聚酰胺－6伸直链晶体的制造方法,其特点是将少量液晶聚合物加入聚酰胺－6中,去诱导聚酰胺－6的结晶过程,能起到异相成核作用,促使聚酰胺－6大分子在晶核上规整排列,生长成伸直链晶体。由于液晶聚合物的引入,降低了生成晶核过程的动力学要求,因而在设定的结晶温度下,在较低的压力0.2～0.4GPa和较短时间10～30分钟内生成伸直链晶本聚酰胺－6。大大节约了能耗,有利于工业化生产。
文档编号C08J3/00GK1234411SQ9811198
公开日1999年11月10日 申请日期1998年4月27日 优先权日1998年4月27日
发明者黄锐, 吕云伟 申请人:四川联合大学