[发明专利]一种聚酰胺及其生产方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料及其生产方法，尤其涉及一种低成本聚酰胺及其生产方法。

背景技术

自20世纪30年代由美国杜邦公司的W.H.Carothers发明聚酰胺(尼龙，PA)以来，由于它具有机械强度高，冲击韧性好，耐热性、耐磨性和耐油性优异等特点，已广泛应用于机械、国防、化工、交通、水利等国民经济的各个领域，其生产能力和产量一直居于五大工程塑料的首位。

但由于聚酰胺存在着透明性差、吸水性大、干态和低温下冲击强度低等缺陷，限制了它在某些方面的应用。为此，国内外广泛开展了聚酰胺改性方面的研究。

透明聚酰胺的品种很多，有不同的分类方法。根据大分子链结构，可把透明聚酰胺分为三类：半芳香透明聚酰胺、芳香族透明聚酰胺和脂肪族透明聚酰胺。相关报道有：

专利US3847977用双(4-氨基环己基)甲烷、己内酰胺以及含50％(mol)以上对苯二甲酸与间苯二甲酸的混合物为原料，经缩聚制得透明聚酰胺。但是所得产品吸水率高且用沸水处理后容易变雾浊。

US3962400中以三甲基己二胺和对苯二甲酸为原料，通过两步法工艺，将对苯二甲酸二甲酯、三甲基己二胺和水的混合物首先于100℃左右加热，进行脱甲醇反应，蒸出甲醇，再将生成的盐水溶液在温度为220-240℃，压力为2-3MPa的条件下加压熔融缩聚，生成作为初级品的低聚物。然后用带有真空室的挤出机在减压、250-270℃的条件下使低聚物进行缩聚，制得高分子量的透明聚酰胺。

专利EP2324672中还采用4,4’-二氨基-3,3’-二甲基-二环己基甲烷、间苯二甲酸和对苯二甲酸(95mol∶5mol)的混合物以及月桂内酰胺(即十二内酰胺)为原料合成了具有优异透明性、尺寸稳定性，耐沸水的透明聚酰胺。

专利文献CN101372531A公开了一种透明共聚聚酰胺及其制备方法，其中将芳香族、芳脂族、环脂族二胺与十四烷及其他二酸聚合反应制备透明共聚聚酰胺，其聚合度为25-35，透光率小于91％。

专利文献CN1092087A以含有至少7个碳原子的脂肪单元、间苯二甲酸、对苯二甲酸和环脂二胺为原料，熔融缩聚得到一种高度耐化学试剂的半结晶透明聚酰胺。

专利文献CN101050303A公开了透明、无定形的聚酰胺模塑复合物，其含有通过脂肪族二羧酸与脂环族二胺缩聚形成的聚酰胺及其共混物、以及添加剂和/或着色剂，所述脂肪族二羧酸选自具有17-21个碳原子的二羧酸，所述二胺为双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(MACM)，并排除添加剂为交联添加剂、着色剂为光致变色着色剂的情况。

专利文献JP2005-325362A公开了一种透明无定形聚酰胺，通过脂环族二胺、和脂肪族或脂环族二酸制备，脂环族二胺如双(对氨基环己基)甲烷、异亚丙剂二(环己胺)、双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷、双(3,5-二烷基-4-氨基环己基)甲烷(或乙烷、丙烷、或丁烷)。在特定的摩尔比例下，获得的聚酰胺为无定形、透明聚酰胺。

但是，上述专利技术均存在如下缺点：在合成过程使用成本较高的环脂二胺和/或带支链的脂肪二胺，生产成本过高。

专利文献WO2006/008358A1公开了一种微晶聚酰胺制备透明材料中的应用，由于球晶微晶尺寸足够小，不会出现光的衍射，因此能够具有优异的透明性，虽然该专利文献中的聚酰胺不需要使用环脂二胺和/或带支链的脂肪二胺，但是制备微晶的工艺会带来成本的大幅增加，其依然未能解决成本过高的问题。

发明内容

为了解决现有技术中，合成透明聚酰胺所用原料成本过高的问题，本发明提供了一种聚酰胺及其生产方法。

本发明第一个方面是提供一种聚酰胺，所述聚酰胺包括、并优选地组成为如下结构单元：

-NH-R₁-NH-(式1)

-OC-R₂-CO-(式2)

-OC-R₃-CO-(式3)

即，包括

-NH-R₁-NH-OC-R₂-CO-、以及

-NH-R₁-NH-OC-R₃-CO-

两种重复单元；或者分子链可以表示为如下结构：

-[(NH-R₁-NH)-(OC-R₂-CO/OC-R₃-CO)]_m-