[发明专利]高含硫自阻燃半芳族聚酰胺及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种高含硫自阻燃半芳族聚酰胺及其制备方法和用途，属于高分子合成领域。

背景技术

聚芳硫醚和半芳族聚酰胺均是性能优良的工程塑料，具有良好的力学，热学性能等，为综合两种聚合物的优点，提高聚芳硫醚的玻璃化温度和熔点，改善其韧性和改善半芳族聚酰胺的加工性能（如用对苯二甲酰氯，1,6-己二胺等合成出的半芳族聚酰胺由于其高密度氢键，使得其熔点与分解温度非常接近，从而导致其加工窗口比较小），克服聚酰胺耐强酸、强碱及耐化学腐蚀性差，容易燃烧的缺点；我们设计了高含硫自阻燃半芳族聚芳酰胺这类聚合物。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高含硫自阻燃半芳族聚酰胺及其制备方法和用途，其特点是将含硫醚半芳族二胺与二甲酰氯于室温下经过溶液缩聚的方法制备高含硫自阻燃半芳族聚酰胺聚合物，它具有收率高、分子量较高、易加工、耐高温、耐腐蚀、阻燃等优点。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的化学反应式为：

其中n=10-200

中的任一种。

高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的起始原料由以下组分制成，按重量计为：

其中，含硫醚半芳族二胺为：

中的任一种。

所述催化剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化锂中的任一种。

所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或N,N-二甲基丙烯基脲中的任一种。

高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的制备方法包括以下步骤：

(1).含硫醚半芳族二胺的制备

将半芳族二卤代二酰胺33.2～44.9份，有机溶剂100～800份，碱10～100份，脱水剂50～80份，对氨基硫酚25～30份依次加入带有搅拌器、温度计、分水器的三颈瓶中，于温度130℃～200℃回流分水，反应2～10h生成含硫醚半芳族二胺单体，结构式如下：

其中：

中的任一种；

含硫醚半芳族二胺的纯化

将上述含硫醚半芳族二胺溶液倒入冷水中，过滤，收集滤饼，滤饼经去离子水洗涤，除去水溶性杂质，再经乙醇回流洗涤，进一步除去杂质，干燥即得纯化的含硫醚半芳族二胺单体；

(2).高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的制备

将上述含硫醚半芳族二胺54.2～62.6份，催化剂1～50份依次加入到装有50～500份的溶剂的三颈烧瓶中，于温度-5～10℃搅拌溶解，将二甲酰氯20.3～41.9份加入到上述反应瓶中，于温度0～20℃搅拌反应1-3h，继续在室温下反应6-10h，将反应粘液倒入水中，即得高含硫自阻燃半芳族聚酰胺；

高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的纯化

将上述高含硫自阻燃半芳族聚酰胺经水洗涤，于温度100℃干燥3h，粉碎，分别用去离子水、丙酮提纯，在温度100℃干燥12h得到高含硫自阻燃半芳族聚酰胺纯树脂。

所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或N-甲基己内酰胺中的任一种。

所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或碳酸镁中的任一种

所述脱水剂为甲苯或二甲苯。

高含硫自阻燃半芳族聚酰胺用于特种工程塑料和耐热、耐化学腐蚀和阻燃高分子复合材料。

性能测试

1采用红外光谱测试含硫醚半芳族二胺的结构,结果如图1所示。

2采用核磁共振1H NMR测试含硫醚半芳族二胺的结构，结果如图2～5所示。

3采用红外光谱测试高含硫自阻燃半芳族聚酰胺的结构,结果如图6所示。

3通过调控反应物浓度、物料配比及反应温度，制备不同粘度的高含硫自阻燃半芳族聚酰胺；并以浓硫酸为溶剂，配制0.5g/dl的样品液，在温度30.0±0.1℃用乌氏粘度计测定聚合物的特性粘数[η]=0.50～1.6dl/g。

4采用热失重分析（TGA），升温速率10℃／min，测试结果，如图7所示；同时对所制备的聚合物进行了燃烧实验，详见表1所示。

本发明具有如下优点：