[发明专利]一种高透明高韧性聚酰胺材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高透明高韧性聚酰胺材料及其制备方法，将二元酸、二元胺、去离子水、催化剂和抗氧化剂混合得到原料混合物，然后将原料混合物加入反应釜内，在预设压力条件下升温至设定温度进行缩聚反应，通过在缩聚过程中对反应釜内的原料混合物进行震荡剪切实现对聚酰胺晶型的调节；或者对聚酰胺材料进行后聚合过程中调节聚合温度实现聚酰胺晶型的调节；或者在对聚酰胺材料进行热处理的过程中控制降温阶段的降温速率实现对聚酰胺晶型的调节；通过上述方法制得具有能够在室温下稳定存在的具有γ晶型的聚酰胺材料，由于γ晶型的稳定存在，提高了聚酰胺材料的力学性能，并且使得聚酰胺材料具有高透光率的特性。

技术领域

本发明属于聚酰胺材料制备技术领域，具体地说，涉及一种高透明高韧性聚酰胺材料及其制备方法。

背景技术

普通聚酰胺因其酰胺基的存在，分子链之间存在较强的氢键，分子容易规整排列，因此具有较高的结晶度，并且晶体尺寸较大，大于可见光波长，所以这类聚酰胺在宏观下一般呈现白色、乳白色或黄色等不透明的状态。在聚酰胺中如果引入合适的单体来抑制结晶行为或者通过一定手段来控制晶体尺寸，使其小于可见光波长(400～700nm)，同时分子结构中不存在发色基团，在保证晶区与无定型区折光指数一致的情况下，可以得到宏观透明的聚酰胺材料。得到透明聚酰胺的关键在于阻碍结晶或减小晶体尺寸。目前常见的方式主要由以下三种：

1、引入大位阻单体

在聚酰胺主链上引入大位阻的支化、脂环或芳香环结构，通过阻碍分子链运动可以很大程度降低聚酰胺链段的规整性，其结晶能力表现出明显的下降，使材料呈现微晶或者无定形态的状态，从而表现出透明性。

申请号为CN201510660451.2的中国发明专利公开了一种半芳香族透明聚酰胺材料PA6I及其制备方法，使用间苯二甲酸和己二胺在水溶剂中进行熔融缩聚，得到具有高透明和优异力学性能的PA6I材料。

申请号为CN201510992965.8的中国专利公开了一种半芳香族透明聚酰胺的制备方法，使用芳香族二元羧酸和脂环族二元胺在极性非质子溶剂中进行酸碱中和反应，得到含有聚酰胺盐的混合液，经聚合得到高分子量的半芳香族透明聚酰胺。

申请号为CN202010322055.X的中国专利公开了一种透明聚酰胺T21材料及其制备方法，使用己二胺、间苯二甲酸和对苯二甲酸在水溶剂中进行熔融缩聚或固相缩聚，结合了苯环刚度高和半芳香族聚酰胺透明的特点，得到有着较好刚性和透明性的聚酰胺材料T21，完全满足了机动车上用于油杯和工业眼镜的要求。然而对于这些大位阻单体往往具有高刚性，使其断裂伸长率和韧性大大降低致使性能劣化；同时引入此类单体后其玻璃化转变温度以及熔点大大增加，使其加工性能非常差，对于加工设备要求高以及工艺条件十分苛刻。

2、共聚或共混

在聚酰胺主链上引入不同单体进行无规共聚改性，从而破坏分子链排列的规整性以及降低了可形成氢键的密度，从而使材料呈现较高的透明度。

申请号为CN201210592812.0的中国专利公开了一种透明聚酰胺及其制备方法，利用共聚反应的方法及脂肪族二酸单体与脂环族二胺单体结构上的特点，通过将脂肪族二酸和脂环族二胺与酰胺盐进行共聚反应，制备得到了一种在可见光波长范围内的光透过率能达到80％以上的透明聚酰胺材料。

申请号为CN201510861348.4的中国专利公开了一种高流动透明聚酰胺的合成方法，先由脂环族二胺、芳香族二酸、脂肪族长碳链二酸、多胺熔融共聚制得透明聚酰胺，再将其与长碳链半结晶聚酰胺共混，在保证了透光率的前提下，共混后其刚性和韧性可以得到保持，其流动性得到提高。然而由于破坏了结晶，会导致其他性能(如力学性能、热性能等)损失较大。

3、引入填料

通过加入适当的成核剂，使得晶体碎晶化，可以得到透明产品。比如通过在PA66或PA6熔体中添加聚合物用来0.1％的成核剂(如胶体硅石)，可以得到晶粒尺寸很小的晶体颗粒，从而制得透明产品。