[发明专利]耐高温低吸水率共聚尼龙及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐高温低吸水率共聚尼龙，由单体A和中间产物D缩聚而成：单体A：脂肪族二元酸和第一脂肪族二元胺等摩尔比的反应物，中间产物D：单体B和单体C等摩尔比的反应物，单体B：第二脂肪族二元胺和/或脂环族二元胺；单体C：芳香族二元酸，单体A的质量含量为5‑65％，中间产物D的质量含量为35‑95％。通过单体A与中间产物D(单体B和单体C等摩尔比的反应物)进行反应，单体A(脂肪族二元酸和第一脂肪族二元胺等摩尔比的反应物)在参与到缩聚反应时会与芳香族聚合链段产生共结晶现象，致使得到的材料结晶度明显提高，因而热变形温度和玻璃化转变温度提高，耐化学性能和低吸水性也得到明显的改善。

技术领域

本发明涉及聚酰胺技术领域，具体地，涉及一种耐高温低吸水率共聚尼龙及其制备方法。

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。