[发明专利]一种高稳定性尼龙聚合物及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种高稳定性尼龙聚合物，包括生物基尼龙5X聚合物，所述生物基尼龙5X聚合物的原料包括尼龙5X盐和稳定剂组合物，所述稳定剂组合物包括受阻酚类抗氧剂和受阻胺光稳定剂。并公开了所述尼龙聚合物的制备方法。本发明通过在尼龙聚合中添加受阻酚类抗氧剂和受阻胺光稳定剂，使尼龙在使用过程中达到理想的光、热高稳定性能的效果，对于克服生物基尼龙纺制纤维时的可纺性、染色性等，具有极好的效果；制备过程，采用将浓缩后的聚酰胺5X盐溶液进行聚合的方法，并且聚合过程分为前聚合和后聚合两步，在两步聚合中间进行闪蒸，所得尼龙5X树脂切片在高温加工条件下，不会发生降解以及凝胶化，依然保持良好的流动性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及高稳定性尼龙聚合物及其制备方法。

背景技术

自1938年第一个聚酰胺（PA，俗称尼龙）产品问世以来，已历经近80年的发展，品种繁多。聚酰胺具有良好的综合性能，比强度高于金属，具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性及自润滑性，而且容易加工，摩擦因子低，适宜于玻璃纤维及其他材料填充增强改性，广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、运动休闲及日用品等方面。

随着石油资源的逐渐减少，寻找石油的可替代品已是全球性的问题。来源于可再生资源的生物基聚合物及其纤维获得了前所未有的发展机遇。生物基聚酰胺研究的重点是原料的可再生性研究，克服传统石油基产品存在的国际原料“掐脖子”问题。随着市场需求增加和新技术的不断涌现，生物基聚酰胺技术和产品呈现多样化发展。

聚酰胺材料在光、热、氧气及杂质的条件下，很容易发生降解，从而产生老化黄变。其主要原因为在热过程中，聚酰胺会发生氧化降解，从而降低其分子质量。在这个过程中，聚酰胺中的酰胺键由于离解能较低，易发生断裂。同时，酰胺基团在氧气的作用下，也会发生氧化作用，形成含有碳氮双键的生色基团，发生黄变。由于聚酰胺结构易吸水，在高温下易发生水解，会导致结构破坏，使材料性能降低。另外，在不同波长的光照下，聚酰胺键也会发生不同程度的老化。特定波长的光照下，聚酰胺可能会发生自由基反应过程，使酰胺键裂解或发生光氧化的交联反应，导致产品老化，材料性能下降。由于上述原因，工业领域一直将聚酰胺的稳定性作为研究的热点。

尼龙56作为生物基聚酰胺材料，其主要原料为戊二胺和己二酸，其中戊二胺采用生物法发酵制备，来源是玉米淀粉等植物类原料。高稳定性的尼龙56聚合物原料，是开发尼龙56的纺织纤维或工程塑料等下游应用非常关键的质量保证。

专利“尼龙纤维及其制备方法(201710193878.8）”公开一种尼龙纤维的制备方法，包括将包含1，5一戊二胺和己二酸的原料进行聚合反应后直接进行纺丝。专利“一种尼龙纤维(201310060413.4）”公开了一种尼龙纤维，所述尼龙纤维的原料包括以戊二胺和脂肪族二元酸为原料制备的尼龙树脂，其中，所述戊二胺和脂肪族二元酸中至少一种是由生物法制备，也包含了聚酰胺56纤维。然而，聚酰胺56在高温条件下容易发生降解，同时和聚酰胺66类似，在高温条件下容易产生凝胶，这都对工业化长期生产的稳定性及产品的品质造成了巨大的影响。根据目前现有的文献资料，通常情况下，聚酰胺56的熔点在250-255℃，为了保持纺丝的稳定性，纺丝温度通常在280-290℃(尼龙56的物理性能及可纺性探析[J]，聚酯工业，2014，27(1）：38-39；新型尼龙56纤维的制备和表征[D]，东华大学，2014.）。然而，当温度达到275℃，聚酰胺56就开始发生降解以及凝胶化，为了保证生产的稳定性及产品质量，加工温度不宜长时间超过275℃，然而由于聚酰胺56熔点在250-255℃，275℃以下的加工温度并不能保证聚酰胺56熔体具有良好的流动性。