[发明专利]含碳硼烷的耐高温聚酰胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐高温高分子材料领域，特别是涉及一种含碳硼烷的耐高温聚酰胺及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(简称PA)俗称为尼龙(Nylon)，自20世纪30年代由美国杜邦公司中央研究所的W.HCarothers开发并实现工业化以来，已有70多年的历史。由于它具有优良的力学性能和较好的电性能、耐磨、耐油、耐溶剂、自润滑性、自熄性、耐腐蚀性以及良好的加工性能等优点，应用范围十分广泛。但是，聚酰胺存在着吸水性大、尺寸稳定性差、抗冲击性能差以及耐热性不够等缺点。目前从我国的经济发展来看，对高性能材料、高附加值产品的需求越来越大，尼龙的发展速度和规模是远远不够的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种含碳硼烷的耐高温聚酰胺及其制备方法，耐热性能好，长期使用温度可达400℃以上，并且制备工艺简单，易于操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种含碳硼烷的耐高温聚酰胺，其结构如式（I）所示，

（I）

式（I）中，代表碳硼烷基团；R₁、R₂和R₃为C_1-10的烷烃基团；x、y、z为所属聚合物的聚合度，为10-1000的整数。

在本发明一个较佳实施例中，所述的为1，2-二碳-十二碳硼烷基、1，7-二碳-十二碳硼烷基和1，12-二碳-十二碳硼烷基中至少一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的R₁为C_3-6的烷烃基团。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种含碳硼烷的耐高温聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性碳硼烷第三单体的制备如式（Ⅱ），R为烷基、芳基；M为Li、Na、K或MgX；X为F、Cl、Br或I；

（Ⅱ）

（2）将二元酸HOOC-R₂-COOH、二元胺H₂N-R₃-NH₂、改性碳硼烷第三单体、次亚磷酸钠和水按照摩尔配比置于高压反应釜中，采用氮气排氧后密闭反应容器，在氮气保护下升温至50-100℃，反应0.8-1.2h后，升温至200-250℃，反应4-5h，逐渐降低压力至常压，取出产物，放入真空干燥箱90-110℃干燥11-13h。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述的二元酸HOOC-R₂-COOH、二元胺H₂N-R₃-NH₂、改性碳硼烷第三单体、次亚磷酸钠和水的摩尔份数为：二元酸HOOC-R₂-COOH15-25份，二元胺H₂N-R₃-NH₂15-25份，改性碳硼烷第三单体1.5-2.5份，次亚磷酸钠0.2-0.5份，水150-250份。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中，羧基与胺基官能团的反应摩尔比为1.05:0.95。

在本发明一个较佳实施例中，所述的二元酸为1，4-丁二酸、1，6-己二酸或1，10-癸二酸。

在本发明一个较佳实施例中，所述的二元胺为1，2-乙二胺、1，4-丁二胺、1，6-己二胺或1，10-癸二胺。

十二碳硼烷是由两个碳原子和十个硼原子形成二十面体缺电子“超芳香性”的笼状结构，整个笼形分子稳定，同时笼状结构体积庞大，对相邻基团具有屏蔽作用，所以具有高的热稳定性，耐水、耐化学稳定性也极好，嵌合入聚酰胺中也可以得到良好的性能，如提高其热稳定性，加工性能等。

本发明的有益效果是：本发明耐热性能好，长期使用温度可达400℃以上，并且制备工艺简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明实施例3中的改性碳硼烷第三单体的红外光谱图；

图2为本发明实施例3中的改性碳硼烷第三单体的氢核磁谱图；

图3为本发明实施例3中合成的含碳硼烷的耐高温聚酰胺的热失重谱图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1