[发明专利]支链聚酰胺

说明书

本发明涉及支链聚酰胺、生产支链聚酰胺的方法和支链聚酰胺在不同应用中的用途。本发明尤其涉及支链AA-BB型聚酰胺，即主要基于二胺(AA型单体)和二羧酸(BB型单体)的聚酰胺。

根据本发明，提供了支链预聚物、生产支链预聚物的方法以及其中使用支链预聚物制备支链聚合物的方法。本发明还提供了由其获得的支链聚酰胺在成型过程和应用(例如，注塑成型、挤出、挤出吹塑成型、吸吹成型(suction blow moulding)和加热成型)中应用的方法。

在挤出吹塑成型、吸吹成型中使用的聚合物应当是易于加工的，同时在低剪切速率下表现出非常高的熔体粘度。一般来说，本文中使用支链聚合物。在短的反应时间中和温和条件下，这种聚合物应当能够以经济且优选地易于控制的方式在工业规模上生产。

聚酰胺是经多年证明非常成功的一类聚合物。它们的特征尤其在于易加工性、非常好的机械性质、非常好的电学性质、高耐热性、良好的耐化学性和非常好的表面质量。

可以采用各种方法生产聚酰胺，并且可以由非常多种不同的单元单独合成聚酰胺或者与加工助剂、稳定剂、聚合物合金组分(例如弹性体)或者还有增强材料(例如矿物填料或玻璃纤维)结合来合成聚酰胺，并且为得到特定应用的材料可以提供具有特定性质组合的聚酰胺。许多种可能的组合使得可以创造大量具有最多样的性质的产品。

大量加工方法对于聚酰胺的生产来说是已知的，其中根据所期望的成品，不同的单体单元和各种链转移剂用来建立所期望的分子量、或具有反应性基团的单体用于随后计划的后处理。

工业上绝大部分生产聚酰胺的工艺通过熔融缩聚来进行。然而，由于伴随分子量的增加，熔体粘度很快增加，这些工艺仅得到相对低分子量的产品，这是因为过高的熔体粘度会引起各种问题。相应地，反应的温度控制和水的去除变得越来越困难，同时在所要求的高温下长反应时间导致更广泛的二次反应(副反应)和凝胶颗粒形成，这可以极大地损害最终产品的质量。

固相后缩合(SPPC)在此处提供了决定性的优势。由于通常低得多的反应温度(约150至230℃，与熔融缩合情况下250至300℃相比)，所不希望的二次反应和凝胶化的风险降低。由于要进行后缩合的材料包含确定的具有空隙容积(interstitial volume)的颗粒，所以保持均匀的反应温度并去除残余的水不是问题。然而，采用SPPC时可达到的分子量也受限制，因为产品的粘度值稳定到一个稳定水平。尽管该粘度稳定水平的高度确实可以通过提高温度而升高，但是这种提高则反过来引发多种问题，例如二次反应和凝胶化。

与其它工艺如注塑成型工艺相比，通过挤出生产大管或者通过挤出吹塑成型或吸吹成型生产中空模制件(例如汽车通风管或油[水]箱或汽车进气歧管)要求具有高熔体粘度和相对高的熔体稳定性的聚合物组合物。

在低剪切速率下获得具有较高粘度聚酰胺的一种方式是通过使用起支化剂作用的多官能化合物例如三官能的和四官能的羧酸或胺。在具有常规分子量的聚合物中通常使用支化来增加聚合物的流动性。然而，随着支化剂的量的增加和粘度的增加，凝胶形成的趋势也增加。这就是为什么不得不采取特定的措施或程序来获得具有适当性质的支链聚合物。

展现出较少凝胶形成问题的聚酰胺是基于内酰胺的聚酰胺，也称为AB型聚酰胺。仅使用具有胺官能基团的多官能化合物或者具有羧酸官能基团的多官能化合物只会得到要么具有胺端基要么具有羧酸端基的具有单个支化点的星爆型(star burst type)聚合物。为了实现较高的支化度，通常使用扩链剂例如双官能胺或二羧酸，与链终止剂例如单官能胺和一元羧酸组合。必须适当地平衡各组分，以实现具有高支化度且无凝胶化交联的高粘度。