[发明专利]一种以长链氨基酸为单体制备尼龙12的工艺方法

说明书

本发明涉及一种以长链氨基酸为单体制备尼龙12的工艺方法，首先将原料12‑氨基十二酸和水按质量比为1:1‑4投入反应釜中，然后依次加入原料质量0.01~1%的催化剂、0.05~0.5%的抗氧剂及0.08~5%的分子量调节剂在反应釜中进行初聚，然后在聚合釜中进行聚合，最后在双螺杆同向挤出机中进行增粘，制备得到尼龙12产品。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备的尼龙12树脂不焦化、无结节、分子量正态分布窄、粘度一致，可应用范围广。

技术领域

本发明涉及一种以长链氨基酸为单体制备长碳链尼龙的工艺方法，更具体的说以12-氨基十二酸为原料制备尼龙12的聚合方法，属于聚酰胺工程塑料技术领域。

背景技术

尼龙12是一种长碳链聚酰胺，其亚甲基链较长，酰胺基密度低；具有密度小，熔点低，热稳定性好，分解温度高；耐低温，耐油，耐腐蚀，耐摩擦损耗等优良特性；广泛应用于汽车系统管道、化工石油管道、液压传动系统。尼龙12吸湿率低，可用于尺寸精密的电气零件、仪器仪表；具有良好的气体阻隔性、无毒，可用于食品、医药包装；具有优良的耐白蚁食害性，可用于电线电缆护套。总之，尼龙12以其优良特性，广泛用于国防、电子、通讯、机械、食品等工业，应用前景十分广阔。

到目前为止，尼龙12在国内还没有厂家生产，国外合成尼龙12有两种工艺路线：一种是以十二内酰胺开环聚合制备尼龙12，十二内酰胺以丁二烯为原料得到环十二碳三烯为中间体，合成路线很长，国内至今没有工业化。十二内酰胺聚合机理与己内酰胺相似，但开环反应比己内酰胺慢得多。一般采用酸催化开环，如二元酸、ω-氨基酸或聚酰胺盐作开环剂，也可以用磷酸、有机磷酸和有机磺酸作水解聚合的催化剂，在高压下，在300～320℃温度下进行水解聚合。反应所需温度较高，设备相对复杂。主要有阿科玛、瑞士EMS、UBE、赢创四家外企在规模化生产；另一种工艺路线，以12-氨基十二酸为单体原料制备尼龙12，合成路线较合成十二内酰胺短。但是，12-氨基十二酸反应活性高，加热脱水即开始聚合，所需的反应条件较十二内酰胺温和；而12-氨基十二酸熔点为185℃，当加热到熔点后，就会发生缩聚反应。更特别的是12-氨基十二酸熔融和缩聚同时进行，如果控制不好，物料会焦化、分解和结节，甚至无法获得高分子量的尼龙12树脂。其原因在于，12-氨基十二酸加热时易脱水缩合、而其又难溶于水，不能像己内酰胺那样配成水溶液，所以当对反应体系加热时，粘度增长较快，这样低聚物中的水分很难脱去。随之带来的结果有两二：一是不易制备较高分子量的尼龙12树脂；二是体系中分子量正态分布差、难以得到合格的制品。日本某公司采用特殊设备、连续聚合技术避免了类似问题的出现。

而现成的聚合工艺方法(尼龙6，尼龙66，尼龙610尼龙612等)，都是把原料单体及其助剂、溶剂置于聚合釜中，通过控制体系温度、压力一步法完成的，根本不适合12-氨基十二酸聚合条件。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种制备方法简单，步骤易于操作的以长链氨基酸为单体制备尼龙12的工艺方法，制备得到的尼龙12不焦化、无结节、分子量正态分布窄、粘度一致。

本发明采用如下技术方案：一种以长链氨基酸为单体制备尼龙12的工艺方法，包括如下步骤：

(1)初聚：将原料12-氨基十二酸和水按质量比为1:1-4投入反应釜中，然后依次加入原料质量0.01～1％的催化剂、0.05～0.5％的抗氧剂及0.08～5％的分子量调节剂，向反应釜中充入氮气，加热升温至170～190℃进行初聚反应，维持反应釜内压力为0.6～1.2MPa，同时启用反应釜的搅拌，反应时间为2～6h，预聚体的分子量为3000～8000；

(2)聚合：将初聚的物料转移到聚合釜中，启动聚合釜搅拌，加热使物料温度逐步升至220～250℃，调整聚合釜压力，保持与压力相匹配的脱水速度，待聚合釜压降到常压时；改抽真空维持聚合釜中负压-0.095～-0.08MPa，聚合反应时间为2～5h，聚合体分子量为15000～25000；