[发明专利]一种半芳香族聚酰胺的制备方法

说明书

本发明提供了一种半芳香族聚酰胺的制备方法，该制备方法先将二元酸、二元胺与脂肪醇的水溶液加入反应釜中制备得到半芳香族尼龙盐，将醇蒸发排除后再聚合得到半芳香族聚酰胺。该制备方法通过利用长碳链半芳香族尼龙盐单独在水或者醇中的溶解度很小，但是在醇与水的混合溶液中有较好的溶解度的特点，以二元酸和二元胺为原料，先在脂肪醇的水溶液中制备出长碳链半芳香族尼龙盐，然后控制蒸馏温度，在聚合反应温度之前先将脂肪醇蒸发排除后，再继续升温聚合得到半芳香族聚酰胺，避免了由于二元胺在高温环境下易挥发流失而造成的配比失衡。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种半芳香族聚酰胺的制备方法。

背景技术

聚酰胺俗称尼龙，作纤维使用时又称锦纶。聚酰胺可以分为脂肪族聚酰胺、聚酰亚胺、共聚聚酰胺、全芳香族聚酰胺和半芳香族聚酰胺。

半芳香族聚酰胺是由脂肪族的二元胺或者二元酸与芳香族的二元酸或二元胺经过缩合聚合反应合成的。半芳香族聚酰胺的特点有：玻璃化转变温度大多在100℃以上，耐热性较好；耐热氧老化性能好；电绝缘性能良好；制品的吸水率小且尺寸稳定性好；与全芳香族聚酰胺相比加工性能较好；物理机械性能比一般的脂肪族尼龙要好。

现有技术中，半芳香族聚酰胺的合成方法包括：低温溶液缩聚法、聚酯缩聚法、界面聚合法、直接熔融聚合法以及高温高压溶液缩聚法。低温溶液缩聚法反应温度低，可以在常压下操作，但是经常要采用价格昂贵的有机溶剂作为反应溶剂，因此，生产成本比较高。有机溶剂在反应过程中常常会生成一些酸性副产物，会腐蚀反应设备，不能连续生产，此法不适合大规模的工业化生产。聚酯缩聚法也称为酯交换法，这种聚合方法是以大分子聚酯为反应原料，因此，生成产物的相对分子量不易控制，在反应后期分子量很难再增长，分子量分布也较宽，这种聚合方法在工业上也受到了很大的限制。界面聚合法首先把二元酸变成酰氯，然后把酰氯和二元胺分别溶解在不相溶的溶剂中进行缩聚反应，得到分子量分布很宽的聚合物，单体和溶剂的价格都比较高，同样不适宜大规模生产。直接熔融聚合法是在反应过程中，单体在熔融状态下反应，该法可以提高产物的分子量，降低生产成本，但是采用该法粘度太大，粘釜现象严重，产物收率不高，熔融出料时，反应温度太高，聚合物容易氧化变黄。高温高压溶液缩聚法要分两步进行，即先在高压反应釜中制备出分子量较低的预聚物，然后再通过固相反应釜反应提高分子量，得到终聚物。现阶段工业上制备半芳香族聚酰胺大都采用高温高压溶液缩聚法。

采用高温高压溶液缩聚法制备半芳香族聚酰胺预聚物时，可以分为一步法和两步法两种。一步法指直接加入单体与溶剂聚合；两步法指先合成尼龙盐，然后再用尼龙盐聚合。一步法制备半芳香族聚酰胺存在的问题是单体配比难以控制，因为工业上制备半芳香族聚酰胺都是在高温高压环境中反应缩聚而成，而单体二元胺在高温环境下易挥发，会造成单体配比失衡，导致聚合后得到的半芳香族聚酰胺树脂物性差。两步法制备半芳香族聚酰胺虽然可以有效的控制单体配比，由于长碳链半芳香族尼龙盐和芳香族二元酸基本不溶于水，反应生成的盐会附着在未反应的芳香族二元酸表面，造成反应不完全，反应终点判定不准确，尼龙盐纯度降低，因此合成长碳链半芳香族尼龙盐时存在困难。此外，两步法还存在工艺复杂、收率低，用有机溶剂制备的长碳链尼龙盐颗粒较细、固液分离困难，容易造成尼龙盐的损失，而且用有机溶剂制备长碳链尼龙盐需要用大量水洗涤以除去有机溶剂等问题。

综上，仍需开发一种新的方法来制备半芳香族聚酰胺。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种半芳香族聚酰胺的制备方法，所述制备方法先在脂肪醇水溶液中制备半芳香族尼龙盐，然后通过控制蒸馏温度，在聚合反应温度之前将脂肪醇蒸发排除，再继续升温聚合制备出半芳香族聚酰胺，避免了二元胺流失造成的配比失衡。

根据本发明第一方面实施例的半芳香族聚酰胺的制备方法，步骤包括：

S1：将二元酸、二元胺与脂肪醇的水溶液加入反应釜中，第一次升温后反应得到半芳香族尼龙盐；