[发明专利]一种带有磺酸基团的聚酰胺

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有磺酸基团的聚酰胺及其制备方法，特别涉及一种可以与阳离子产生结合作用的聚酰胺。

背景技术

聚酰胺纤维是一种大分子链上含有酰胺键（-CONH-）的合成纤维，因分子链中含有NH，易被酸性染料染色，酸性染料以离子键与纤维结合。但酸性染料具有水溶性，聚酰胺产品经酸性染料染色后湿处理牢度较差，因而聚酰胺难以具有鲜艳亮丽的色彩。阳离子染料通常色泽鲜艳，可与聚合物中可反应基团结合形成牢固的共价结合，因而染色牢度。但传统聚酰胺分子链上缺乏可与阳离子染料相作用的基团，因而难以被阳离子染料染色，染色后牢固度没有保证。通过改性赋予聚酰胺阳离子可染性，具有可行性，并可扩大聚酰胺品种的应用领域，带来更高的经济效益。

目前，公开号为CN102471486A公开了一种改性聚酰胺的制备方法，该方法通过单官能团芳族磺酸化合物改性得到改性的聚酰胺，该改性聚酰胺显示出多种性能的平衡，通过添加单官能团的磺酸化合物而降低聚酰胺的分子量，进而增加其熔融粘度而没有降低或甚至相反改善其热力学性能和机械性能。公开号为CN103254432A公开了一种自掺杂电活性聚酰胺酸的制备方法及其在电致变色方面的应用，发明首先通过三元共聚的方式合成出带有磺酸基团的侧链上含有苯胺链段的聚酰胺酸；再将该聚合物溶液旋涂在ITO玻璃上并作为工作电极。测量聚合物在不同pH值电解质溶液中的电致变色性质。与传统的聚苯胺类衍生物相比，这类含有磺酸基团的侧链型自掺杂电活性聚酰胺酸在酸性、中性及弱碱性溶液中均保持了良好的电致变色特性。公开号为CN103590129A公开了一种易染色聚丙烯纤维及其制备方法，该发明以对丙烯基磺酸钠为染座，通过丙烯磺酸钠与马来酸酐与之反应，接枝到聚丙烯大分子链上，经过马来酸酐改性的丙烯磺酸钠，都含有丙烯基官能团，与聚丙烯分子链有较好的相容性，并且能够产生部分接枝共聚物，打乱了聚丙烯纤维结晶过程，破环了了聚丙烯纤维中大分子链的取向和结晶，同时保留了磺酸基团这个阴离子官能团，能够和阳离子染料在低温条件下进行离子交换，从而使阳离子染料进入纤维表面和内部，得到易染色聚丙烯纤维。

将磺酸基团引入聚酰胺中开发具有阳离子可染性的聚酰胺产品是高分子材料制备领域的重要研究课题。利用熔融聚合反应可将磺酸基团通过化学键引入高分子聚酰胺中，进而得到带有磺酸基团的聚酰胺。同时这种带有磺酸基团的聚酰胺亲水性提高，能更好地与染料结合，从而得到品质提升的高聚物产品。

发明内容

本发明的目的是为解决传统聚酰胺分子链上缺乏可与阳离子染料相作用的基团，因而难以被阳离子染料染色以及染色后牢固度没有保证的问题，提供一种亲水性高、能更好地与染料结合、带有磺酸基团的聚酰胺的制备方法。

本发明所述的带有磺酸基团的聚酰胺为：将含磺酸基团的单体、聚酰胺单体、催化剂和添加剂混合，进行熔融聚合反应，将磺酸基团引入到聚酰胺大分子结构中。含磺酸基团单体包括下列通式中的一种或几种：

                                                                         

                  (1)                        (2)                        (3)

    其中X=O或N，-SO₃H可在-XH的邻位、间位或对位。

一种带有磺酸基团的聚酰胺的制备方法为：

（1）    将含磺酸基团的单体、聚酰胺单体、催化剂及添加剂充分搅拌混合；

（2）    在氮气保护氛围下，加热使上述混合物熔融，加热至90~240℃恒温反应1-5小时，

然后逐步升温至240~300℃恒温反应2~10小时；

（3）    聚合物经蒸馏水洗涤除去未反应单体，于真空干燥箱烘干24小时后熔融造粒制得带有磺酸基团的聚酰胺树脂。

所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮；聚乙烯吡咯烷酮的添加量为共聚物质量的2~5%。

所述催化剂为二氧化硅和三氧化二锑，二氧化硅和三氧化二锑的重量比为10：1~3。

所述含磺酸基团的单体为5-磺基水杨酸或2-氨基-5-磺基苯甲酸。

优选的，步骤(2)中，所述加热反应是指加热至90~120℃恒温反应1~2小时，然后逐步升温至260~280℃下加热反应3~4小时。