[发明专利]长碳链尼龙弹性体的制备方法及二元羧酸的用途

说明书

本发明公开了一种长碳链尼龙弹性体的制备方法。包括如下步骤：将长碳链尼龙盐和C10～C20二元羧酸在溶剂的存在下，在惰性气体的保护下，在180～190℃下反应2～3h得到羧基封端的聚酰胺；将羧基封端的聚酰胺、聚四氢呋喃醚二醇、C4～C10二元羧酸和第一催化剂在惰性气体的保护下，在200～210℃反应2～4h得到预聚物；向反应体系加入第二催化剂，然后升温至230～250℃，抽真空以使反应体系的绝对压力在30min内降至100Pa以下，继续反应3～6h以使预聚物发生端羧基酯交换，得到长碳链尼龙弹性体。本发明可以制得分子量更高的长碳链尼龙弹性体。

技术领域

本发明涉及一种长碳链尼龙弹性体的制备方法，还涉及一种二元羧酸的用途。

背景技术

尼龙弹性体是最新开发出的由聚酰胺硬段和聚醚或聚酯软段组成的交替嵌段共聚物。尼龙弹性体由于具有优异的低温抗冲击性、良好的耐热性、良好的柔韧性、高弹性回复和良好的加工性能，在气体分离膜、永久性抗静电剂、工业产品、新型电子器件等领域表现出巨大的应用潜力，从而成为一种备受关注的弹性体材料。

目前，尼龙弹性体的合成方法一般采用缩聚反应，该方法需要在高温、高真空和特殊的催化剂条件下进行，合成条件较为苛刻。此外，该方法需要控制软段与硬段之间特定官能团的等摩尔配比，而在实际反应过程中，实现特定官能团的等摩尔的配比极为困难，导致制成的尼龙弹性体的分子量不高，尼龙弹性体的性能有待进一步提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种长碳链尼龙弹性体的制备方法。该方法避免了传统方法中对官能团等摩尔配比的严苛要求，反应条件较为温和。进一步地，采用该方法制成的长碳尼龙弹性体材料的分子量更高、综合性能更加优异。

本发明的另一个目的在于提供一种C4～C10二元羧酸在提高长碳链尼龙弹性体的分子量中的用途。

一方面，本发明提供一种长碳链尼龙弹性体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将长碳链尼龙盐和C10～C20二元羧酸在溶剂的存在下，在惰性气体的保护下，在180～190℃下反应2～3h得到羧基封端的聚酰胺；

(2)将羧基封端的聚酰胺、聚四氢呋喃醚二醇、C4～C10二元羧酸和第一催化剂在惰性气体的保护下，在200～210℃反应2～4h得到预聚物；向反应体系加入第二催化剂，然后升温至230～250℃，抽真空以使反应体系的绝对压力在30min内降至100Pa以下，继续反应3～6h以使预聚物发生端羧基酯交换，得到长碳链尼龙弹性体；

其中，第一催化剂和第二催化剂相同或不同，分别独立地选自钛酸酯或锆酸酯。

本发明中，长碳链尼龙弹性体可以表示由长碳链聚酰胺硬段(具体指链段中亚甲基个数在10以上的聚酰胺硬段)和聚醚软段组成的交替嵌段共聚物。

本发明中，端羧基酯交换的具体反应式如下：

其中，PA1和PA2分别代表聚酰胺硬段；PE1和PE2分别代表所述聚四氢呋喃醚二醇软段；x为2～8的自然数，例如2、3、4、5或8。在某些实施方式中，PA1和PA2分别代表不同分子量的聚酰胺硬段；PE1和PE2分别代表不同分子量的聚四氢呋喃醚二醇软段。

本发明中，惰性气体可以选自氮气、氩气或氦气中的一种或多种，优选为氮气、氩气或氦气，更优选为氮气。惰性气体可以有效防止反应物被氧化。

本发明中，第一催化剂和第二催化剂优选为钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、钛酸异丙酯中的一种或多种。第二催化剂的加入，可以防止催化剂在反应过程中水解，催化活性降低，影响长碳链尼龙弹性体的合成。

根据本发明的一些优选实施方式，采用钛酸四丁酯作为第一催化剂和第二催化剂。在该反应条件下制成的尼龙弹性体，具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，长碳尼龙弹性体的综合性能较好。