[发明专利]一种长碳链聚酰胺树脂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种生物基长碳链聚酰胺及其制备方法，长碳链聚酰胺树脂的生产原料包括1,5‑戊二胺、长碳链二元酸、封端剂以及其他添加剂，制备工艺如下：在氮气或惰性气体保护下，将反应原料加入反应容器中，配制聚酰胺盐水溶液，将聚酰胺盐水溶液转移至聚合釜中，进行缩聚反应。通过优化聚合工艺，包括控制聚合原料以及调控反应条件，可获得本发明中所述长碳链聚酰胺，其具有粘数波动小，易加工、性能优越等特点。

技术领域

本发明属于聚酰胺材料技术领域，具体涉及一种长碳链聚酰胺树脂及其制备方法。

背景技术

通常，我们把聚酰胺分子中2个酰胺基团之间的碳链长度在10以上的聚酰胺称为长碳链聚酰胺。聚酰胺的许多性能强烈依赖于聚酰胺中酰胺基的浓度，而聚酰胺分子中碳链的长度又直接决定了酰胺基浓度大小，碳链越长，酰胺基的浓度就越小。随着碳链长度的增加，聚酰胺性能发生变化。长碳链聚酰胺的应用已涉足汽车、电子电器、机械、军用设备等各个领域。长期以来,对长碳链聚酰胺的研究开发一直是聚酰胺新产品开发中的一项重要而又热门的课题。

长碳链聚酰胺除具有普通聚酰胺的大多数通用性如良好的力学性能、耐磨性、润滑性、耐溶剂性和易成型加工性等，还具有以下独特的性能：(1)吸水率低。聚酰胺吸水主要是由于聚酰胺分子中极性酰胺基团与水具有很强的亲合力。长碳链尼龙分子中的酰胺基浓度比普通聚酰胺小，因此其吸水率低，如聚酰胺12的吸水率仅为0.25％，而聚酰胺6的吸水率为1.8％。(2)尺寸稳定性好。由于长碳链聚酰胺的吸水率低，因此，在潮湿的环境下也能保持较高的韧性和硬度，其力学性能不会发生太大的改变。用长碳链聚酰胺制作的部件，尺寸稳定性好，精度高，可用于精确度要求高、环境潮湿的场合。(3)韧性和柔软性好。长碳链聚酰胺分子具有可自由伸展和旋转的次甲基长链，因此，其韧性和柔软性好，回弹率高，即使在很低的温度下也具有较高的冲击韧性和柔软性，可制作柔软制品和耐寒部件。(4)耐磨损性能优异。长碳链聚酰胺的摩耗系数小，磨耗量低，如在相同条件下，聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6、聚酰胺66的摩耗量分别为9.9mg、8.2mg、35.0mg、27.0mg(汪多仁，尼龙11与尼龙12的应用[J].合成材料老化与应用,1996(3):17)。其与光滑的金属表面磨擦时不会产生严重的磨损和出现明显的磨屑，所以长碳链聚酰胺特别适合制作耐磨部件。(5)电性能优异。长碳链聚酰胺的长碳链结构赋予了其优异的电气性能。由于长碳链聚酰胺的吸水性小，尽管在潮湿的环境中仍具有优异的介电性能，这是聚酰胺6、聚酰胺66等短碳链聚酰胺所不具有的特性。

目前的聚酰胺产品基本上都是以石油的衍生物作为原料制得，一般合成工艺复杂，且存在一定污染。长期以来，人们期待着使用通过从空气中吸收二氧化碳来生长的可再生植物资源作为起始材料，来制备与现有品种聚酰胺性能相当的生物基聚酰胺，解决对非再生能源的依赖，建造循环型社会。在这样的背景下，凯赛生物率先通过赖氨酸脱羧得到了1,5-戊二胺并实现量产(参见专利CN102851307B)，并以其为原料合成了一系列生物基聚酰胺，聚酰胺5X(PA5X)(参见专利CN103145979B)。其中PA510作为长碳链聚酰胺中碳链最短的聚酰胺，有许多独特性能。但在聚合过程中，利用传统聚合工艺进行聚合时，切粒过程前后期所得到切片的粘数差异非常大，这种粘数差异严重影响了其在注塑、纺丝、拉膜领域的应用。

发明内容

为了解决利用传统聚合工艺生产的生物基长碳链聚酰胺树脂粘数波动过大，影响后加工与性能的问题，本申请的发明人通过优化聚合工艺，包括控制聚合原料以及调控反应条件，可将长碳链聚酰胺树脂的粘数波动控制在小于15mL/g，甚至小于6mL/g。

本发明提供一种长碳链聚酰胺树脂，所述长碳链聚酰胺树脂包括如下的结构式：

-NH-(CH₂)₅-NH-CO-R-CO-

其中，R为C8～C10的亚烷基。优选的，R为C8的亚烷基或者C10的亚烷基。