[发明专利]一种低熔点的聚丁内酰胺的制备方法

说明书

本发明涉及一种低熔点的聚丁内酰胺的制备方法，包括以下步骤：将部分丁内酰胺添加碱催化剂制作丁内酰胺活化液，向丁内酰胺活化液中添加分散性溶剂，得到第一预混合液；将另一部分丁内酰胺与活化剂反应后制作丁内酰胺活化剂，然后将惰性金属络合物加入丁内酰胺活化剂中，反应后，再添加分散性溶剂，得到第二预混合液；将第一预混合液和第二预混合液混合，进行反应得到低熔点聚丁内酰胺。与现有技术相比，本发明制备的尼龙4的分子量为30000以上，熔点低于230℃；本发明制备的低熔点聚丁内酰胺，收率为80‑95％，拉伸强度为50‑100MPa；本发明得到的低熔点聚丁内酰胺，解决了聚丁内酰胺不能熔融加工的问题。

技术领域

本发明涉及尼龙材料，尤其是涉及一种低熔点的聚丁内酰胺的制备方法。

背景技术

尼龙作为五大工程塑料之首，在汽车、电气设备、机械结构、交通器材、纺织、造纸等方面得到了广泛应用。随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。聚丁内酰胺(PA4，俗称尼龙4)是结构单元中含有4个碳原子的聚酰胺，是目前唯一可以生物降解的尼龙，主要用于合成纤维、人造革、合成纸、包装膜等。

尼龙4熔点为265℃，比一般的脂肪族尼龙高，但是其稳定性差。它的熔点与其热分解温度接近，如果不进行结构改性降低其熔点，则无法进行加工和商用，推广也极其困难。

国外低熔点PA的研究起步于20世纪60年代，国内低熔点PA的研究较晚，且产品单一，技术也较不成熟，每年需要大量进口。由于尼龙是一种半结晶的树脂，分子排列规整，即使在熔融状态下，分子链之间的氢键仍然存在，这是其熔点较高的主要原因。所以对于降低尼龙的方法主要从破坏分子间的一部分氢键入手。降低熔点的方法有两种，第一种方法是采用共混法，在PA中加入无机盐或者有机盐后，改变尼龙所处的环境，弱化尼龙中分子链之间的氢键，如钙盐、锌盐、锂盐、稀土离子和甲酸、盐酸、硫酸等，以及无机盐和有机溶剂混合作为溶剂溶解尼龙，差示扫描热量法表明，尼龙熔点降低程度较大。第二种方法是采用通过增加PA分子链中亚甲基(—CH₂—)数目，使氢键密度减少；在主链中增加柔性基团如酯基(—COO—)、非共轭双键等；引入带侧链基团的单体或者增加聚合单体，以破坏PA分子链的结构规整性等可有效降低PA的熔点，且工艺简单、效果优良。将尼龙单体与聚醚、聚酯、聚醇等通过多步法活性阴离子聚合或者水解开环聚合是目前常见的制备低熔点PA的2种嵌段共聚方法，前者要求较高的原料纯度以及严格的工艺条件控制，后者则需要较高的反应温度及较长的反应时间。己内酰胺与聚乙二醇(PEG)嵌段共聚时，己内酰胺开环后生成的氨基己酸可与PEG中的羟基反应生成酯键(—NHCOO—)，使分子链的柔顺性增加，同时分子间氢键密度减小，大分子链规整性受到破坏，从而影响其结晶性能，引起其玻璃化转变温度和熔点显著下降。

目前，对低熔点尼龙改性主要集中在尼龙6，多是采用共聚改性，没有对尼龙4降低熔点改性的相关报道，而作为目前唯一可降解的尼龙，降低尼龙4熔点使其应用商业化至关重要。

发明内容

为解决聚丁内酰胺在熔融状态下易分解、不利于熔融加工改性的问题，本发明提供一种低熔点的聚丁内酰胺(尼龙4)的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种低熔点的聚丁内酰胺的制备方法，包括以下步骤：

(1)将部分丁内酰胺添加碱催化剂制作丁内酰胺活化液，向丁内酰胺活化液中添加分散性溶剂，得到第一预混合液；

(2)将另一部分丁内酰胺与活化剂反应后制作丁内酰胺活化剂，然后将惰性金属络合物加入丁内酰胺活化剂中，反应后，再添加分散性溶剂，得到第二预混合液；

(3)将第一预混合液和第二预混合液混合，在一定的温度下进行反应一定的时间最终得到低熔点聚丁内酰胺。

在本发明的一个实施方式中，优选地，制备第一反应液所需要的丁内酰胺和制备第二反应液所需要的丁内酰胺的用量相同。