[发明专利]一种半芳香族生物尼龙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料尼龙合成领域，涉及一种半芳香族生物尼龙及其制备方法。

背景技术

尼龙（聚酰胺）是当前国内外应用最广泛的一种热塑性工程塑料，它具有强韧耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀、耐油等优异特性，被广泛应用于汽车零配件、电子电器、机械等行业，六十年来，在工程塑料的激烈竞争中稳步增长，其需求量迄今一直位居五大工程塑料的首位。

半芳香族尼龙是由脂肪族二胺或二酸与带芳香族的二酸或二胺，经缩聚而制得。由于在全芳香族聚酰胺分子主链中导入脂肪链，从而改善了成型加工性和溶解性等。与脂肪族尼龙相比，半芳香族尼龙最大特点是耐热性能优良，玻璃化转变温度普遍在100℃以上，熔点普遍在250℃以上，大多都在300℃附近。耐热老化性能优良，力学性能对温度的依赖性小，在较宽的温度范围内能保持稳定的性能。吸水率低，且在吸湿后制品的尺寸和力学性能变化小。耐有机溶剂和各种车用燃料、油料、防冻液等化学药品性好，有些具有良好的气体阻隔性，电绝缘性能优良，还有出色的耐电弧性剂漏电痕迹性。收缩性、变形性、蠕变性很小，刚性和强度普遍优于一般的脂肪族尼龙。由于该尼龙合成的主要原料癸二酸是通过蓖麻油碱解法而制得的，蓖麻油存在于生物蓖麻的种子里，因此称之为生物尼龙。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利200910072711.9公布了制备尼龙-610的方法，其使用的主要原料是己内酰胺，不具有生物性，同时有使用甲苯二异氰酸酯，危险度较高；专利US4022756、CN200610147391、US6156869、US566328等都公开了半芳香族尼龙的制备方法，这些制备工艺中，大多采用先制备预聚物尼龙盐，再将预聚物经固相增粘以提高尼龙分子量得到最终需要的尼龙，因此合成工艺较为繁琐。

发明内容

本发明目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种半芳香族生物尼龙及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

通过本发明的制备方法合成半芳香族生物尼龙，不存在先合成尼龙盐再在聚合釜进行聚合等繁琐工艺，而是把原料加入反应釜直接进行聚合，因此其合成工艺简单，合成时间较短；同时，所用溶剂为去离子水，较为安全环保；通过该方法合成半芳香族生物尼龙性能优于尼龙6和尼龙66，并且在某些性质方面可与尼龙612和尼龙12相媲美，合成的半芳香族生物尼龙为颗粒状塑料，分子量较高，适合工业化推广生产。

一种半芳香族生物尼龙，由包含以下摩尔数的组分制成：

所述的芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、4,4'-联苯二甲酸、萘二甲酸中的一种或一种以上，优选对苯二甲酸。

所述的脂肪族二元胺选自分子链主链中含有4-13个碳原子的脂肪族二元胺中的一种或一种以上，优选己二胺。

所述的脂肪族二元酸选自分子链主链中含有4-13个碳原子的脂肪族二元酸中的一种或一种以上，优选从蓖麻油中制取的癸二酸。

所述的催化剂选自次亚磷酸钾、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙、亚磷酸锌、磷酸钾、磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、次亚磷酸钾、次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙或次亚磷酸锌中的一种或一种以上，优选次亚磷酸钠。

一种上述半芳香族生物尼龙的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述比例将聚合单体10.20-11.22mol芳香族二元酸，19.60-21.65mol脂肪族二元胺，9.80-10.78mol脂肪族二元酸和0.015-0.03mol催化剂混合均匀，然后将其加入到装有搅拌装置的25L高压聚合反应釜中，称取220-300mol溶剂水于反应釜中，开动搅拌器（转速60r/min）并向反应釜内充入适量惰性气体、抽真空，至少重复3次，以排除预留在反应釜内的空气，最后预留0.01Mpa-0.03Mpa惰性气体作为保护气；

（2）通过循环导热油对反应釜进行加热升温，然后对反应釜釜内保温，以使聚合单体完全溶解于溶剂中；

（3）保温结束，对反应釜继续升温，此时反应釜内压力上升，通过释放体系反应产生的水分实现对反应釜进行保压，维持恒压，且对反应釜继续加热，等到反应釜内温度达到260-270℃时，把搅拌器转速加倍（转速升至120r/min），通过循环导热油继续升高反应釜温度，待反应釜内温度升至305-315℃时，在保持反应釜温度不下降的前提条件下，即维持温度不高于315℃，对反应釜进行卸压，等到反应釜内的压力卸至常压时，降低搅拌器转速（转速降至12r/min），向反应釜充入惰性气体，出料得到具有较好流动性的半芳香族生物尼龙料。