[发明专利]一种基于阴离子聚合制备尼龙弹性体的连续生产方法

说明书

本发明属于尼龙弹性体的制备领域，公开了一种基于阴离子聚合制备尼龙弹性体的连续生产方法，主要是采用T型单‑双螺杆挤出机，内酰胺单体在碱金属催化剂的作用下经单螺杆混合反应后进入双螺杆挤出机，与双螺杆挤出机中的已初步反应的聚氨酯预聚体进行混合反应挤出，经水冷切粒后得到尼龙弹性体。本发明解决了开环聚合内酰胺单体的转化率低的问题，采用螺杆连续挤出反应代替传统的釜式间歇缩聚工艺生产效率和稳定性均显著提高，尤其是通过反应程度控制物料粘度，不存在阴离子聚合引发分子量和交联程度偏高导致产物不可热塑加工的问题，可与正常釜式间歇聚合的尼龙弹性体一样应用于汽车、体育用品、医疗、电器、密封材料、发泡基材等领域。

技术领域

本发明属于尼龙弹性体的制备领域，尤其涉及一种基于阴离子聚合制备聚醚酰胺弹性体的连续生产方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

尼龙弹性体是一种性能优良、应用广泛的热塑性弹性体，它是一种嵌段聚合物，一般是由高熔点的结晶聚酰胺硬段和结晶性或无定形性聚酯或聚醚软段组成，它们的化学组成、嵌段长度和各组分之间的比例决定了该材料的物理和化学性质。尼龙弹性体强度高、韧性高、弹性好、比重低、耐弯曲疲劳性能好、耐磨、耐低温性能好，可以广泛的应用于汽车、运动用品、医疗用品、密封零部件、机械部件等领域。

目前尼龙弹性体一般采用釜式间歇聚合，先制备尼龙预聚体然后在于聚醚链段进一步反应，不仅对反应釜设备和真空系统的要求高，而且生产周期长、效率低，物料长时间在高温下进行反应容易出现氧化、断链等副反应，导致不同釜之间的物料粘度和力学性能等不稳定。而且现有尼龙弹性体一般式采用二元酸和二元胺酰化制备预聚体或采用内酰胺水解开环制备尼龙预聚体两种方式，采用二元酸和二元胺酰化反应的方法一般需要先制备尼龙盐，但仍难以控制反应基团的摩尔比例，影响反应的稳定性；采用内酰胺水解开环法往往又存在内酰胺单体水解开环转化率低的问题，需要后期对产品进行萃取残留的单体，不仅增加了操作难度和原料、废水处理等损失，而且单体的残留影响物料的力学性能。针对以上问题，现有研究有提出采用双螺杆挤出机代替反应釜反应，如专利CN107474244中所述，但其仍然是需采用反应釜水解开环制备尼龙预聚物，然后在将其作为一个组分输送至挤出机与聚醚、异氰酸酯组分挤出反应，其并未解决内酰胺单体的转化率问题，且并非不需要釜式反应，且尼龙预聚物的熔点和粘度显著高于聚醚、异氰酸酯等组分，在输送和混合过程均存在问题，甚至不及釜式间歇反应工艺质量稳定。除水解开环工艺外，有研究考虑采用阴离子聚合的方法，但如专利CN101735451中所述，采用类似MC尼龙的工艺反应釜内聚合，除其必须使用胺基聚醚外，其未考虑所得制品的塑化问题，如使用阴离子聚合必须要对反应程度、粘度等进行控制，否则所得产品会像MC尼龙一样不能重复进行热塑加工。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种基于阴离子聚合制备尼龙弹性体的连续生产方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种基于阴离子聚合制备尼龙弹性体，由如下重量百分数的原料组成：内酰胺单体30-60％，碱金属催化剂0.1-1％，羟基聚醚或聚酯多元醇25-55％，二异氰酸酯10-25％，有机锡或有机铋催化剂0.01-0.1％，抗氧剂0.1-0.4％，润滑剂0.2-0.6％；各原料的百分比之和为100％；

其中，二异氰酸酯于羟基聚醚或聚酯多元醇的摩尔比为1.8-2.2。

本发明充分利用T型单-双螺杆挤出机的特点，将内酰胺单体在碱金属催化剂的作用下先进行预反应后，再与异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体进行混合挤出，有效地提高生产效率和产品质量。

本发明的第二个方面，提供了一种基于阴离子聚合制备尼龙弹性体的连续生产方法，包括：