耐高温尼龙及其合成方法_2

文档序号:9588338阅读:来源:国知局
内系统压力 为0· 1~0· 5MPa;
[0028](2)将所述搅拌式聚合反应器密闭加热至240~260°C,调节所述搅拌式聚合反应 器的搅拌速度为〇~l〇〇r/min,其中,当所述搅拌式聚合反应器温度达到210°C时,放气至 1. 6MPa,并维持压力在1. 6MPa,反应0. 5~4小时后,放气至常压,在240~260°C下继续反 应0. 5~4小时后,恒温持续抽真空0. 1~2小时,反应结束,在出料时补充惰性气体;
[0029] 上述步骤中,所述惰性气体为氮气或氩气;所述钛化合物为钛酸四丁酯、异丙基钛 酸酯、丙基钛酸酯、丙烯基钛酸酯中的一种或一种以上的混合物。
[0030] 在其中一些实施例中,所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0. 1~ 8%的有机蒙脱土以及加入量为所述单体1总重量的0. 1~3%的苯甲酸;所述抗氧剂是加 入量为所述单体1总重量的〇. 1~〇. 3 %的N,Ν' -二(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯 二酰胺。
[0031] 在其中一些实施例中,所述聚酯酰胺的加入量为所述单体1总重量的2~6% ;所 述有机蒙脱土的加入量为所述单体1总重量的0. 5~5%,所述苯甲酸的加入量为所述单体 1总重量的0. 5~2. 5%。
[0032] 本发明的原理如下:
[0033] 为了解决聚酰胺6T树脂熔点过高的问题,本发明进行了新树脂分子结构的设计, 通过加入己二酸来降低共聚物的熔点,同时加入聚酯酰胺来提高共聚物的缺口冲击强度和 抗静电能力,加入Ν,Ν' -二(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺来处理聚合过程 中的黄变问题。
[0034] 聚酯酰胺具有醚氧基,其可以与游离的电荷相结合,而电荷可以以结合体的方式 移动,沿聚酯酰胺主链进行离子导电释放静电荷,从而达到抗静电的效果。另外,由于醚氧 键的键角较大,链段柔顺性较好,因此可以提高共聚物的缺口冲击强度。
[0035] 有机蒙脱土属于多羟基无机物,通过有机蒙脱土的端羟基与耐高温尼龙的端基反 应,达到调节分子量的目的。另外,由于有机蒙脱土具有纳米小尺寸效应,其可以提高共聚 物的模量和阻燃性,降低收缩率和吸水率。
[0036] 苯甲酸属于单官能团的有机物,在熔融聚合过程中苯甲酸的端羧基与耐高温尼龙 的端氨基反应后,其不再进行链增长的反应,从而起到调节分子量的作用。
[0037]Ν,Ν'-二(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺的熔点为272°C、沸点 >360°C,在耐高温尼龙合成过程中的热稳定性较好,其酰胺基团可以与耐高温尼龙的端基 反应来提高相容性,受阻哌啶基可以提供抗氧化作用和提高共聚物的染色性。
[0038] 本发明所提供的耐高温尼龙及其合成方法具有以下优点:
[0039] (1)本发明发明人针对现有聚酰胺6T树脂熔点过高的问题,进行了新树脂分子结 构的设计,通过加入己二酸来降低共聚物的熔点,同时加入聚酯酰胺来提高共聚物的缺口 冲击强度和抗静电能力,加入Ν,Ν' -二(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺来处 理聚合过程中的黄变问题。本发明耐高温尼龙具有较高的力学性能和耐热性能,低吸水率 以及加工性能优异,可应用于电子电器领域、LED领域、汽车领域、航空航天和军工领域等。
[0040] (2)本发明制备方法采用一步聚合的方法,其具有减少工序,缩短流程,降低成本, 提高生产率的优点;本发明制备工艺简便,聚合过程操作方便,便于管控,能充分地达到所 要求的聚合条件,方便其工业化的实现;并且在聚合过程中不使用任何有机溶剂,对人体和 环境没有危险性,安全性好。
【附图说明】
[0041] 图1所示为本发明耐高温尼龙的合成工艺流程图;
[0042]图2所示为本发明实施例5所得的耐高温尼龙的非等温结晶熔融曲线图。
【具体实施方式】
[0043] 为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能,解析本发 明的优点与精神,藉由以下实施例对本发明做进一步的阐述。
[0044] 本发明耐高温尼龙,具有如下式I结构:
[0045]
[0046]式I中,a= 10 ~100,b= 10 ~200,c= 10 ~100,d= 10 ~100,R为聚酯酰 胺,其具有如下式Π结构:
[00471
[0048] 式II中,X= 10 ~200,y= 10 ~200,z= 10 ~100 ;
[0049] 本发明耐高温尼龙的反应机理如下(合成工艺流程图请见图1):
[0050]
[0051] 反应机理
[0052] 由上述反应式可知,己二胺的端氨基、对苯二甲酸的端羧基、己二酸的端羧基、聚 酯酰胺的端氨基与端羧基,这些基团可以相互反应得到本发明所述的耐高温尼龙。
[0053] 而上述耐高温尼龙反应过程中所添加的聚酯酰胺的反应机理如下:
[0054]
[0055] 反应机理
[0056] 由上述反应式可知,6-己内酯开环后其酯基、11-氨基十一酸的端氨基、 2, 2' -(1,3-亚苯基)-二恶唑啉的恶唑啉基团,这三种基团可以相互反应得到本发明所 添加的聚酯酰胺,本发明所添加的聚酯酰胺的特性粘度为0. 7~1.OdL/g,玻璃化温度Tg> 80°C,熔融温度 为 215 ~225°C。
[0057] 本发明实施例所使用的原料如下:
[0058] 己二胺,选自无锡殷达尼龙有限公司;
[0059] 对苯二甲酸,选自北京燕山石油化工公司;
[0060] 己二酸,选自山东广垠新材料有限公司;
[0061] 聚酯酰胺,自制,原料中的6-己内酯,选自武汉丰竹林化学科技有限公司;
[0062] 11-氨基十一酸,选自太原中联泽农化工有限公司;
[0063] 2, 2'-(1,3-亚苯基)_二恶唑啉,选自南京科朗医药化工有限公司;
[0064] 钛酸四丁酯,选自国药集团化学试剂有限公司;
[0065] 有机蒙脱土,选自浙江丰虹新材料股份有限公司;
[0066] 苯甲酸,选自国药集团化学试剂有限公司;
[0067]N,Ν'-二(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺,选自国药集团化学试剂 有限公司。
[0068] 以下结合具体实施例来详细说明本发明。
[0069] 以下实施例中的聚酯酰胺由11-氨基十一酸、6-己内酯、2, 2'_(1,3-亚苯基)_二 恶唑啉共聚而成,11-氨基i^一酸、6-己内酯、2, 2' _(1,3-亚苯基)_二恶唑啉的摩尔比为 1:0. 5 ~1:0. 1 ~0. 4。
[0070] 合成方法如下:
[0071] (1)将真空干燥后的单体2 :11-氨基十一酸、6-己内酯、2, 2'-(1,3-亚苯基)-二 恶唑啉按上述摩尔比加入到搅拌式聚合反应器中,同时加入单体2总重量的0. 1~2%的钛 化合物作为催化剂、加入适量的水作为传质传热的介质;然后抽真空3~lOmin,通惰性气 体3~lOmin,如此循环5~10次,使反应物存在于惰性气体保护下的环境中,控制搅拌式 聚合反应器内系统压力为〇· 1~〇· 5MPa;
[0072] (2)将搅拌式聚合反应器密闭加热至240~260°C,调节搅拌式聚合反应器的搅拌 速度为〇~l〇〇r/min,其中,当搅拌式聚合反应器温度达到210°C时,放气至1. 6MPa,并维持 压力在1. 6MPa,反应0. 5~4小时后,放气至常压,在240~260°C下继续反应0. 5~4小 时后,恒温持续抽真空0. 1~2小时,反应结束,在出料时补充惰性气体;
[0073] 上述步骤中,选取的惰性气体是氮气或氩气;选取的钛化合物是钛酸四丁酯、异丙 基钛酸酯、丙基钛酸酯、丙烯基钛酸酯的一种或一种以上的混合物。
[0074] 实施例1
[0075] 本实施例中所使用的聚酯酰胺的原料构成以及合成步骤如下:
[0076] (1)将真空干燥后的单体2 :1006. 6g(5mol) 11-氨基^ 酸、456
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