[发明专利]嵌段共聚制备聚酰胺材料的方法

说明书

本发明公开了一种嵌段共聚制备半芳香聚酰胺材料的方法。包括：S1.将摩尔比为0.005～0.08:1的第一分子量调节剂和脂肪族共聚单体预聚合，得到脂肪族预聚物；S2.将包括脂肪族预聚物、二元胺、芳香族二元酸、复合催化剂和水的原料在程序升温的条件下进行嵌段共聚，得到半芳香聚酰胺材料。本发明可以获得机械性能良好、耐高温的半芳香聚酰胺材料。

技术领域

本发明涉及一种嵌段共聚制备聚酰胺材料的方法。

背景技术

聚酰胺具有优良的柔韧性、弹性回复性、耐磨性、耐腐性、吸湿性及轻量性，被广泛应用于机械、纺织、汽车、电子电器等领域，成为目前用量最大的工程材料之一。目前，用途最广、产量最大的聚酰胺材料主要是尼龙6和尼龙66，这些脂肪族聚酰胺材料的熔点低于250℃，难以在高温条件下长期使用。研究发现，通过化学结构设计，在分子主链上引入芳香基团能够有效降低聚酰胺分子链的柔顺性，提高聚酰胺材料的耐高温性能。根据原料中含芳香基团的情况，可以将聚酰胺材料分为全芳香聚酰胺(胺和酸均含芳香基团)和半芳香聚酰胺(胺或酸含芳香基团)。由于全芳香聚酰胺的加工温度高，且难以加工成型，所以，实际应用中多采用半芳香聚酰胺。

目前，已报道的半芳香聚酰胺是通过一次投料，逐步升温合成的。采用该方法合成的半芳香聚酰胺，因单体反应活性差异较大，共聚产物的链段分布不均匀、第三单体链段过长，在受热或者外力作用下，过长的第三单体链段处易发生断裂，导致半芳香聚酰胺的综合性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种嵌段共聚制备聚酰胺材料的方法。该方法所得聚酰胺材料具有良好的机械性能和耐热性。

本发明提供一种嵌段共聚制备聚酰胺材料的方法，包括如下步骤：

S1.将摩尔比为0.005～0.08:1的第一分子量调节剂和脂肪族共聚单体预聚合，得到脂肪族预聚物；

S2.将包括脂肪族预聚物、二元胺、芳香族二元酸、复合催化剂和水的原料在程序升温的条件下进行嵌段共聚，得到聚酰胺材料；

其中，所述第一分子量调节剂选自己二胺、壬二胺、十二碳二胺、己二酸中的一种；

所述脂肪族共聚单体选自己内酰胺、6-氨基丁酸、9-氨基壬酸、11-氨基十一酸、月桂内酰胺中的一种或多种；

所述二元胺选自碳原子个数为5～18的脂肪胺；

所述芳香族二元酸选自含有苯环结构的二元酸、含有杂环结构的二元酸中的一种或多种；

所述复合催化剂选自磷酸、磷酸盐、亚磷酸钠、次亚磷酸钠一水化合物、次亚磷酸钙、次亚磷酸镁中的至少两种；

程序升温的条件如下：

1)从室温升温至60～100℃，然后在60～100℃下反应0.5～3h；

2)从60～100℃升温至200～250℃，然后在200～250℃及1.6～1.9MPa下反应2～6h；

3)经2～4h升温和排气，将温度从升温200～250℃至300～340℃，排气至压力降为0.5MPa以下；

4)保持温度在300～340℃，抽真空至负压，得到聚酰胺材料。

现有的半芳香聚酰胺共聚物通常通过一次投料合成。由于苯环的共轭效应与位阻效应，脂肪族二元胺与芳香族二元酸的酰胺化速率低于另一种共聚物单体的聚合速率，且竞聚率差异较大，导致共聚单体的链段快速增长，半芳香聚酰胺的聚合速率相对较慢，致使最终合成的共聚产物链段分布不均匀、第三单体链段过长，影响聚酰胺材料的综合性能。本发明首先采用分子量调节剂对脂肪族共聚单体进行预聚，控制其分子链长度以降低其聚合活性，缩小其与半芳香聚酰胺的竞聚率，从而获得共聚链段分布更加均匀，性能更加优异的聚酰胺材料。