[发明专利]一种尼龙共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰胺技术领域，具体地，涉及一种尼龙共聚物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺（PA,俗称尼龙）具有优良的力学性能、润滑性和耐摩擦性好、熔点高、对化学试剂（除强酸、强碱外）稳定、耐热好、电绝缘性和耐候性等优点，是世界上产量最大、用途最广的工程塑料，被广泛应用于汽车工业、电子电器工业、交通运输业、机器制造工业、电线电缆通讯业、包装及日常用品等领域。然而，聚酰胺也存在干态或低温下冲击强度低、不透明、溶解性差等缺点，这限制了其应用。

为此，人们希望对聚酰胺进行改性，改进其机械强度、弹性、塑性、柔软性、玻璃化温度、塑化度、熔点、耐热性能、透明性能、溶解性能、染色性能、表面性能、吸水性能、尺寸稳定性等。其中，共缩聚方法具有工艺简单、效果优良等特点，发展迅速。根据共聚物结构的不同，可将改性工艺分为：无规共聚、嵌段/短嵌段共聚、接枝共聚以及交替共聚等。

其中无规共聚工艺国内外研究最多，为由带不同官能团的单体通过不同方法合成，但不同官能团以及同一官能团在不同聚合条件的反应活性往往不同，从而造成反应速率及产物结构的差异。无规共聚物的性能在一定程度上为各组分性能的中和，从而使得性能不够多样化，不能满足更广泛场合的需要。相反，嵌段共聚合可以通过调节各链段的组成、长度、嵌段数目及聚集结构来调整产品的性能，以满足不同场合的要求，因此嵌段被广泛应用于聚酰胺改性，尤其是高性能的聚酰胺的合成。

制备嵌段共聚酸胺主要有三条工艺路线：内酰胺或氨基酸的多步法活性阴离子聚合；均缩聚预聚物熔融混合的酰胺交换反应；均缩聚预聚物的固态缩聚，但这三条路线均存在缺陷。采用阴离子聚合和酰胺交换反应，产物组成随反应程度而变化，在初期主要为均聚物，其后将生成一定量的嵌段聚合物，反应程度再高时将成为由无规共聚物、嵌段共聚物和均聚物组成的混合物，因此用这些方法难以合成完全的嵌段共聚物。采用固态缩聚虽能对以上问题有所改进，但存在反应速度慢、设备利用率低、产物的结晶后处理麻烦等缺陷而难以实行工业化生产。此外，采用阴离子聚合合成嵌段共聚酰胺时，活化体系的选择对提高嵌段含量很重要。Marek等以含有N－酰化己酰胺末端基的间位型低分子量芳香族聚酰胺为活化剂引发己内酰胺的聚合，最终得到嵌段共聚物含量较高的产品。stehlicek等研究了PA6-b-12共聚体系，将低分子量的聚十二内酰胺与N-苯甲酰基-十二内酰胺进行酸解反应制得活化剂，再引发己内酰胺的聚合，其产品中嵌段共聚物的含量可高达88.9％-98％。

嵌段共聚酰胺中各组分的相结构对制品的性能影响大，而且影响相结构的因素很多，如化学组成、反应条件及加工工艺等。Elllis等研究发现，PA46/PA66共混物体系存在宏观相分离，认为即使是结构相近的PA也不相容。但当上述体系中存在少量嵌段共聚物时，相容性得到极大的改善。Shu等研究PA6与芳香族聚酸胺的嵌段体系时发现：不论是二嵌段体系还是多嵌段体系均出现微观相分离，且在多嵌段体系中形成新的晶型。Ahn等研究PA66与半芳香族（共）聚酰胺的熔融共混体系时发现：随所采用的脂肪族二元酸组成不同，相容性出现复杂的变化，并将实验结果与ElliS的二元相互作用模型进行了比较，发现两者间存在一定的偏差。

嵌段共聚法主要用于改进抗冲性和高性能材料。Raevskaya等通过熔融共混制得PA6-b-12聚合物，由于PA12的柔性好，结晶度低，在体系中为非晶相，充当了软组分，从而提高了抗冲性能。高性能材料的获得主要是通过引入芳香族聚酰胺链节来实现，这也是合成PA类液晶型高分子的重要手段。Scheetz等研究了PA46与PA6、66、610等的嵌段共聚物，不仅改善了材料的抗冲性，而且解决了PA46难加工的困难。Wang等研究尼龙6与芳香族PA的嵌段共聚物体系时发现：有嵌段的材料的Tg和Tm均增大，热稳定性提高，机械性能增强，并且多嵌段体系比三嵌段体系的改进效果更好，多嵌段体系中还可能形成了新的晶型。Malcolm等选用含脂肪六元环和苯环的PA，合成了加工性较佳的嵌段共聚酸胺液晶材料。

发明内容

本发明提供了一种尼龙共聚物及其制备方法，该方法通过单体A、单体B、单体C和单体D四种成分共同缩聚而生成尼龙6，66系列共聚物，该共聚物中既含有一定量的无规共聚物，又含有一定量的嵌段共聚物，较常规尼龙6、尼龙66以及尼龙共聚物具有更优异的综合性能。

本发明的技术方案如下：一种尼龙共聚物，由下述重量份的各组分缩聚而成：

质量含量为4-94%的单体A：己内酰胺；

质量含量为4-94%的单体B：己二酸单体、己二胺单体或聚酰胺66的盐；