CN103642048A

CN103642048A - 聚酰胺基有机硅热塑性弹性体及其制备方法

Info

Publication number: CN103642048A
Application number: CN201310628391.7A
Authority: CN
Inventors: 刘赫杨; 朱春凤; 俞远志
Original assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: CN103642048B

Abstract

本发明涉及一种聚酰胺基有机硅热塑性弹性体及其制备方法，该聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的结构式如下：

Description

聚酰胺基有机硅热塑性弹性体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺基有机硅热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

有机硅热塑性弹性体是是一类兼具有机硅弹性体优越性能和热塑性塑料热可塑性的高分子材料。由于其热塑性特征，有机硅热塑性弹性体具有可重复加工性，在资源利用及环境保护方面比起化学交联的传统有机硅弹性体有着巨大的优势。

目前聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，主要包括聚酰胺存在下有机硅动态硫化，以及含官能端基有机硅与聚酰胺单体直接共聚两种。美国专利US6743868B2和中国专利CN1429253A介绍了聚酰胺存在下有机硅动态硫化制备聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的方法，在动态硫化过程中，通过相反转，将占体积分数多数的有机硅分散于占体积分数少数的聚酰胺连续相中，或使二者成为双连续相。为了保证相反转的顺利实现，往往需要对硫化速度、剪切强度等动态硫化条件进行精确调控，操作窗口范围较窄，同时，由于有机硅与聚酰胺相容性较差，体系易出现宏观相分离，相形态的控制与稳定难度较大，常常需要另外添加特殊增容剂。美国专利US4675372、世界专利WO/2004/072152和中国专利CN101392063A介绍了含官能端基有机硅与聚酰胺单体直接共聚制备聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的方法，这类方法只能得到二嵌段、三嵌段以及无规多嵌段的共聚物，无法获得链结构更为精细、有序的交替多嵌段共聚物，从而限制了产品性能的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有精细、有序的交替多嵌段共聚物链结构的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。该聚酰胺基有机硅热塑性弹性体拉伸强度及低温抗冲击强度高，抗撕裂性好，耐化学性好，有良好的耐磨性，可替代普通橡胶和软质塑料，广泛应用于汽车及一般消费行业。

本发明还有一个目的是提供一种聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

本发明的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体，结构式如下：

Figure 2013106283917100002DEST_PATH_IMAGE001

式中p为25~65，q为15~60，n为25~50的整数。

本发明的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：

1)在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入八甲基环四硅氧烷，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入催化剂四甲基氢氧化铵、封端剂双氨丙基四甲基二硅氧烷，在氮气保护下90~100℃搅拌反应6小时，八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵和双氨丙基四甲基二硅氧烷的投料重量比为100 : 0.1 : (5.2~14.0)；

2)在氮气保护下将步骤1)所得溶液升温至150℃，分解破坏催化剂1小时，再在135℃及0.07KPa下脱挥1小时，得到端氨丙基聚二甲基硅氧烷；

3)在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入己内酰胺，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入催化剂6-氨基己酸、封端剂己二酸，己内酰胺、6-氨基己酸和己二酸的投料重量比为100 : 3 : (3.1~8.6)，在氮气保护下150~160℃搅拌反应0.5小时，再升温至250~260℃继续搅拌反应6小时，最后减压至0.07KPa脱挥0.5小时，得到端羧基聚酰胺-6。

4)将步骤2)所得的端氨丙基聚二甲基硅氧烷、步骤3)所得的端羧基聚酰胺-6以及间甲酚和二甲苯体积比为1 : 1的混合溶剂投入到聚合釜中，端氨丙基聚二甲基硅氧烷与端羧基聚酰胺-6的摩尔比为1 : 1，混合后溶液的质量浓度为25%，在氮气保护下缓慢升温至175~185℃，压力升到1.0~1.2MPa，然后缓慢减压至常压状态同时升温至240~260℃，反应1.5小时，最后减压至0.07KPa脱挥1小时，得到聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。

进一步，步骤1）中所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷的平均摩尔质量为2000~5000g/mol。

进一步，步骤3）中所述的端羧基聚酰胺-6的平均摩尔质量为2000~5000g/mol。

进一步，步骤4）中所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷以重量百分比计占聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的50~70%。

本发明的有益效果在于：

本发明从端氨丙基聚二甲基硅氧烷和端羧基聚酰胺-6的制备出发，采用高温溶液缩聚法制备一种聚酰胺基有机硅热塑性弹性体，与动态硫化法相比，本发明所用的方法具有操作窗口宽，流程简便，设备要求低等优点；此外，本发明所用的方法可以对端氨丙基聚二甲基硅氧烷和端羧基聚酰胺-6的平均摩尔质量进行单独的精确控制，最终制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体比通常用含官能端基有机硅与聚酰胺单体直接共聚方法得到的产物具有更为精确、有序的链结构，从而获得更优良的性能。

按照本发明制备的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体可根据常用热塑性聚合物技术进行加工，如挤出成型、注射成型和热成型，可用来生成任何形状和尺寸的成型制品，该聚酰胺基有机硅热塑性弹性体可以与适宜的高分子（例如ABS、PC或其他类似的极性材料）混合在一起，用于汽车部件、精密仪器、体育用品、包装材料等领域。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。下列实例仅仅是为了说明，而不是对本发明的限制。

实施例1至4中所用试剂原料均系市购常规试剂原料。

聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的拉伸强度和断裂伸长率按ISO 37:2011测定；弯曲强度按ISO 178:2010测定；撕裂强度按ISO 34-1:2010测定。

实施例1：

1）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g八甲基环四硅氧烷，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入0.1g催化剂四甲基氢氧化铵、5.2g封端剂双氨丙基四甲基二硅氧烷，在氮气保护下90℃搅拌反应6小时；

2）随后升温至150℃，分解破坏催化剂1小时，再在135℃及0.07KPa下脱挥1小时，得到平均摩尔质量为5000g/mol的端氨丙基聚二甲基硅氧烷；

3）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g己内酰胺，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入3g催化剂6-氨基己酸、3.1g封端剂己二酸，在氮气保护下150℃搅拌反应0.5小时，再升温至260℃继续搅拌反应6小时，最后减压至0.07KPa脱挥0.5小时，得到平均摩尔质量为5000g/mol的端羧基聚酰胺-6；

4）将90g端氨丙基聚二甲基硅氧烷、90g端羧基聚酰胺-6、285ml间甲酚和285ml二甲苯投入到聚合釜中，混合后溶液的质量浓度为25%，在氮气保护下缓慢升温至175℃，压力升到1.0MPa，然后缓慢减压至常压状态同时升温至240℃，反应1.5小时，最后减压至0.07KPa脱挥1小时，得到聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。

实施例1制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的结构式为：

实施例1制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体，其拉伸强度为28MPa，断裂伸长率为243%，弯曲强度为13MPa，撕裂强度为177KN/m。

实施例2：

1）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g八甲基环四硅氧烷，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入0.1g催化剂四甲基氢氧化铵、7.7g封端剂双氨丙基四甲基二硅氧烷；

2）在氮气保护下100℃搅拌反应6小时，随后升温至150℃，分解破坏催化剂1小时，再在135℃及0.07KPa下脱挥1小时，得到平均摩尔质量为3500g/mol的端氨丙基聚二甲基硅氧烷；

3）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g己内酰胺，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入3g催化剂6-氨基己酸、4.5g封端剂己二酸，在氮气保护下160℃搅拌反应0.5小时，再升温至250℃继续搅拌反应6小时，最后减压至0.07KPa脱挥0.5小时，得到平均摩尔质量为3500g/mol的端羧基聚酰胺-6；

4）将90g端氨丙基聚二甲基硅氧烷、90g端羧基聚酰胺-6、285ml间甲酚和285ml二甲苯投入到聚合釜中，混合后溶液的质量浓度为25%，在氮气保护下缓慢升温至180℃，压力升到1.1MPa，然后缓慢减压至常压状态同时升温至260℃，反应1.5小时，最后减压至0.07KPa脱挥1小时，得到聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。

实施例2制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的结构式为：

Figure 2013106283917100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例2制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体其拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为255%，弯曲强度为9MPa，撕裂强度为171KN/m。

实施例3：

1）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g八甲基环四硅氧烷，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入0.1g催化剂四甲基氢氧化铵、14.0g封端剂双氨丙基四甲基二硅氧烷，在氮气保护下100℃搅拌反应6小时；

2）随后升温至150℃，分解破坏催化剂1小时，再在135℃及0.07KPa下脱挥1小时，得到平均摩尔质量为2000g/mol的端氨丙基聚二甲基硅氧烷；

3）在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入100g己内酰胺，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入3g催化剂6-氨基己酸、8.6g封端剂己二酸，在氮气保护下160℃搅拌反应0.5小时，再升温至250℃继续搅拌反应6小时，最后减压至0.07KPa脱挥0.5小时，得到平均摩尔质量为2000g/mol的端羧基聚酰胺-6；

4）将90g端氨丙基聚二甲基硅氧烷、90g端羧基聚酰胺-6、285ml间甲酚和285ml二甲苯投入到聚合釜中，混合后溶液的质量浓度为25%，在氮气保护下缓慢升温至185℃，压力升到1.2MPa，然后缓慢减压至常压状态同时升温至260℃，反应1.5小时，最后减压至0.07KPa脱挥1小时，得到聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。

实施例3制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的结构式为：

实施例3制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体其拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为273%，弯曲强度为11MPa，撕裂强度为168KN/m。

实施例4：

4）将90g端氨丙基聚二甲基硅氧烷、38g端羧基聚酰胺-6、200ml间甲酚和200ml二甲苯投入到聚合釜中，混合后溶液的质量浓度为25%，在氮气保护下缓慢升温至180℃，压力升到1.1MPa，然后缓慢减压至常压状态同时升温至260℃，反应1.5小时，最后减压至0.07KPa脱挥1小时，得到聚酰胺基有机硅热塑性弹性体。

实施例4制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的结构式为：

实施例4制得的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体其拉伸强度为23MPa，断裂伸长率为311%，弯曲强度为9MPa，撕裂强度为156KN/m。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种聚酰胺基有机硅热塑性弹性体，其特征在于，该热塑性弹性体结构式如下：

式中p为25~65，q为15~60，n为25~50的整数。

2.一种权利要求1所述的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3)在装有搅拌器、回流冷凝管及通氮气管的反应器中，加入己内酰胺，通入氮气流将系统中的空气及湿气驱除，依次加入催化剂6-氨基己酸、封端剂己二酸，己内酰胺、6-氨基己酸和己二酸的投料重量比为100 : 3 : (3.1~8.6)，在氮气保护下150~160℃搅拌反应0.5小时，再升温至250~260℃继续搅拌反应6小时，最后减压至0.07KPa脱挥0.5小时，得到端羧基聚酰胺-6；

3.根据权利要求2所述的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述端氨丙基聚二甲基硅氧烷的平均摩尔质量为2000~5000g/mol。

4.根据权利要求2所述的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述端羧基聚酰胺-6的平均摩尔质量为2000~5000g/mol。

5.根据权利要求2所述的聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，步骤4）中端氨丙基聚二甲基硅氧烷以重量百分比计占聚酰胺基有机硅热塑性弹性体的50~70%。