[发明专利]增韧低吸水尼龙6及其制备方法

说明书

本发明提供了一种增韧低吸水尼龙6及其制备方法。制备方法包括如下步骤：制备端氨基含氟聚硅氧烷改性剂；将己内酰胺依次进行开环、减压缩聚反应，待反应完成后与所制备的端氨基含氟聚硅氧烷改性剂进行偶联反应，得到增韧低吸水尼龙6。本发明将己内酰胺水解开环并减压缩聚得到长直链型聚合物，然后将自制的特殊结构的端氨基含氟聚硅氧烷分子链通过共价键键合在长直链型聚合物的分子链上，得到增韧低吸水尼龙6，自制的改性剂的引入在降低吸水性的同时提高了韧性，一举两得；制备工艺简单易行，且合成原料易得，成本低，耗时短，产率高，便于产业化；且所得增韧低吸水尼龙6综合性能优异。

技术领域

本发明涉及尼龙材料技术领域，尤其涉及一种增韧低吸水尼龙6及其制备方法。

背景技术

尼龙6(又称聚酰胺6)，是工程塑料中开发最早的品种，也是目前聚酰胺塑料中产量最大的品种之一。尼龙具有高硬度、耐磨、耐热等优点，被广泛应用于机械配件、汽车、航空等领域，但是尼龙产品在使用过程中，因聚酰胺分子链中酰胺基团的强极性，使其容易与环境中的水分子形成氢键，导致吸水率增大，进而使尼龙产品的尺寸稳定性、力学性能、电性能变差，限制尼龙的应用。同时，普通尼龙6还存在着干态和低温冲击强度低的缺陷，使其应用进一步受到限制，致使尼龙不能满足汽车、电子、机械等行业对材料高韧性及低吸水性的需求。为了拓宽尼龙的应用范围，我们需要对其进行改性，以此来提高其韧性并降低吸水率。

根据尼龙改性方法的不同可以分为物理方法和化学方法。物理方法是通过将尼龙与增韧剂、憎水剂等改性剂共混实现的，其中，常用的增韧剂有马来酸酐接枝POE、EPDM、EVA等，常用的憎水剂有滑石粉、蒙脱土等。申请号为CN106751777A的发明专利公开了一种基于玄武岩纤维增强的高强度PA6复合材料的制备方法，首先将改性玄武岩纤维用氨基硅烷偶联剂处理，再将处理过的改性玄武岩纤维、PA6、增韧剂、憎水材料、相容剂及抗氧剂混合均匀，导入螺杆挤出机中造粒、成型，得到高强度PA6复合材料。该方法的不足之处在于：(1)该过程中加入多种助剂，存在多种助剂与PA6混合不均匀的问题；(2)虽然玄武岩纤维经硅烷偶联剂改性处理，PA6和玄武岩纤维可以粘结在一起，但是PA6与各种助剂之间结合力弱，各种助剂容易脱落，使所得高强度PA6复合材料的分子链容易断裂，造成结构不稳定。申请号为CN105131260A的发明专利公开了一种高性能低吸水性尼龙的制备方法，纳米氧化锌在其它原料组分的作用下与尼龙、醇酸树脂共混，形成强度、韧性较高且较低吸水性的复合材料，该制备方法将己内酰胺与多种试剂共混，预处理的工艺繁琐，且共混后的复合材料性能不稳定，成本高，不适合大规模生产。

化学方法是通过发生化学反应，即通过嵌段、接枝、共聚、交联等方法在聚合物分子链中引进新的链段，改变分子结构以达到提高韧性、降低吸水性的目的。申请号为CN114085521A的中国专利公开了一种共聚尼龙聚合物的制备方法，将己二酸、己二胺和2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯、氨基沸石纳米晶、有机化煅烧高岭土、双接枝高密度聚乙烯、苯甲酸、主抗氧剂和辅助抗氧剂以及适量的水加入反应器中，抽真空充氮气，使反应器内达到预设压力，在80℃-100℃下加热反应0.5-1.5h，继续加热至223℃时，放气至2MPa，并维持压力在2MPa，反应1-3h(前聚反应)后，放气至常压，继续反应1-3h(后聚反应)后，恒温持续抽真空0.5-1.5h(增黏反应)，反应结束，在出料时补充氮气，即得。该方法制备过程操作繁琐，需要对反应进行精准的控温和控时；该方法的原料种类繁杂，且同时将多种原料加入反应釜，副反应较多，另外不同物质之间可能存在副反应；该方法在尼龙分子中引入刚性的苯环，会使分子链难以发生弯曲，造成尼龙的韧性较差，同时分子链中的羟基会使尼龙的吸水性较高。

由此可见，化学方法比物理方法得到的尼龙分子结构稳定，但目前的化学方法制备过程较为繁琐；所用试剂种类较多，容易造成副反应的发生；且不能兼顾韧性和吸水性问题，因此利用化学方法制备一种兼具高韧性和低吸水性的分子结构稳定的尼龙6是亟待解决的问题。

有鉴于此，有必要设计一种改进的增韧低吸水尼龙6及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容