CN104262618A - 具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)将含支链聚醚胺的乙醇溶液滴入二酸的乙醇溶液中，得到聚醚胺-二酸溶液；将聚醚胺-二酸溶液进行旋转蒸发除去乙醇，得到聚醚胺-二酸盐；(2)将含支链聚醚胺-二酸盐与尼龙盐混合形成混合盐，向混合盐中加入去离子水，得到混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于高压反应釜中，用氮气置换釜中空气，反应1～3小时后抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持0.5～2小时，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。本发明制备的聚醚胺改性尼龙材料具有较高的吸水率，可用于很多需要超高吸水材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性尼龙材料的制备方法，尤其是一种具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法。
背景技术
尼龙材料因其具有机械强度高、耐磨、耐热等优异的性能而在纺织、机械部件、汽车等方面取得广泛应用。随着对材料使用性能要求的不断提高，尼龙材料的改性研究成为了科学研究者致力的方向。鉴于传统尼龙材料应用于需要超强吸水领域吸水率低的缺陷，限制了它们在某些领域中的应用。因此，开发一类既能拥有传统尼龙材料的优点(如力学强度高和耐热性优异等)，又能克服传统尼龙材料的缺点(比如吸水率低的缺陷)的改性尼龙材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用该方法制得一系列力学强度高、耐化学性优异、抗静电性强以及高吸水率的改性尼龙材料。
按照本发明提供的技术方案，所述具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将二元酸在40～50℃的恒温水浴条件下加入乙醇中，搅拌直至溶解，得到浓度为1.0～2.0mol/L的二元酸的乙醇溶液；
(2)将5～10mol/L的含支链聚醚胺的乙醇溶液缓慢滴入二元酸的乙醇溶液中，滴加速度为1～2d/s，温度为40～50℃，搅拌速度为200～300rmp，滴加结束后，继续搅拌1～1.5h，得到聚醚胺-二元酸溶液，聚醚胺-二元酸溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为0.95:1～1.05:1；将聚醚胺-二元酸溶液进行旋转蒸发除去乙醇，最后于50～55℃、真空度-0.090～-0.1MPa的条件下干燥3～4小时，得到聚醚胺-二酸盐；
(3)将步骤(2)得到的聚醚胺-二元酸盐与尼龙盐混合形成混合盐，聚醚胺-二元酸盐占混合盐质量的5～60％；向混合盐中加入去离子水，得到质量百浓度为50～60％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3～4次；升温至140～180℃并搅拌，搅拌速度为200～300rmp，压力为0.3～0.6MPa，反应1～3h后继续升温至220～260℃并搅拌，搅拌速度为50～80rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持0.5～2h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料。
在一个具体实施方式中，所述含支链聚醚胺为链段中包含丙二醇或丙二醇-乙二醇共聚物结构单元，链端为两个胺基的化合物。
在一个具体实施方式中，所述聚醚胺的结构式为：
其中x＝2.5、6.1或33；或者
其中x+z＝3.6或6、y＝9、12.5或39。
在一个具体实施方式中，所述含支链聚醚胺为MA-223、MA-240、MA-2200、ED-600、ED-900或ED-2003。
在一个具体实施方式中，所述二元酸为碳原子数在4～10之间的脂肪族二元酸或芳香族二元酸。
在一个具体实施方式中，所述二酸为己二酸、癸二酸或对苯二甲酸。
在一个具体实施方式中，所述二酸的结构式为：
其中n为2～8的整数；或者
在一个具体实施方式中，所述尼龙盐结构式中的二酸为碳原子数4～10的脂肪族二元酸、二元胺为碳原子数4～10的脂肪族二元胺。
在一个具体实施方式中，所述混合盐为至少一种支链聚醚胺-二酸盐和至少一种尼龙盐的混合物。
本发明提供了一种含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，该方法利用一系列支链聚醚胺-二元酸盐与尼龙-6,6盐或尼龙-4,6盐或尼龙-6,10盐等传统尼龙盐复配混合，通过控制它们的混合质量比例，采用前期加压预缩聚，后期减压后缩聚的工艺方法，制备的支链聚醚胺改性尼龙材料具有力学强度高、耐热性优异、高的吸水率等优点。
附图说明
图1为本发明实施例四得到的含支链聚醚改性尼龙材料的热失重曲线，其中，横坐标为温度，纵坐为重量保持率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明中所使用的支链聚醚胺是链段中包含丙二醇(PO)或丙二醇(PO)和乙二醇(EO)共聚物为结构单元、链端为两个胺基的化合物，包括MA-223、MA-240、MA-2200、ED-600、ED-900、ED-2003等，它们均为商业化产品，结构和分子量分别如下所示：
MA-223：
其中，x＝2.5；分子量：230；
MA-240：
其中，x＝6.1；分子量：400；
MA-2200：
其中，x＝33；分子量：2000；
ED-600：
其中，y≈9、x+z≈3.6；分子量：600；
ED-900：
其中，y≈12.5、x+z≈6；分子量：900；
ED-2003：
其中，y≈39、x+z≈6；分子量：2000。
在本发明所述的制方法中，为了促使反应尽可能地进行彻底，必须要控制好含支链聚醚胺-二元酸盐及尼龙盐的品质，预缩聚的温度、时间、压力、搅拌速度，后缩聚反应温度、时间、压力等几个关键因素。
在本发明的具体实施方式中，制盐过程中温度，滴加速度等因素会影响成盐的品质，包括其中的羧基和胺基的含量和比值。在预缩聚时，反应的温度、压力及时间是关键的参数，本发明中优化的条件是，在2L高压反应釜，在N2氛围中，体系搅拌速度200～300rpm，温度130～180℃，压力0.3～0.6MPa，反应时间1～3h；此阶段是将含支链聚醚胺-二元酸盐与尼龙盐初步脱水聚合使其生成较稳定的低聚物，防止直接高温将二胺化合物氧化分解。减压升温后缩聚脱水的条件控制，是聚合反应进一步进行的阶段，将预聚合阶段生成的预聚物进一步脱水聚合，提高聚合度，使产品达所需使用要求；本发明中优化的工艺条件为：升高温度至220～250℃，搅拌速度50～80rpm，抽真空减压排水，压力在300mmHg以下，减压时间为0.5～2h；此阶段反应条件的设定对产品质量具有重要影响，通过升温并减压抽真空的方法，有效排除体系残留的水分，使反应不断向右进行，保证产品的分子量及其分子量分布。
实施例1：一种具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将143.280g MA-223(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到MA-223的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到MA-223-己二酸盐溶液，MA-223-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将MA-223-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到MA-223-己二酸盐；
(3)将240g MA-223-己二酸盐与360g尼龙-46盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至150℃并搅拌，搅拌速度为300rmp，压力为0.5MPa，反应1.5小时后继续升温至220℃并搅拌，搅拌速度为60rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例1得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例1得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为37.4MPa，断裂伸长率为180％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为2.0×1012Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在329℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中侵泡24h，吸水率为5.6％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、分子量分布窄，吸水率高。
实施例2：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将143.280g MA-223(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到MA-223的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2d/s，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到MA-223-己二酸盐溶液，MA-223-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将MA-223-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到MA-223-己二酸盐；
(3)将240g MA-223-己二酸盐与360g尼龙-4,6盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至150℃并搅拌，搅拌速度为300rmp，压力为0.6MPa，反应2小时后继续升温至260℃并搅拌，搅拌速度为60rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1.5h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例2得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例2得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为50.5MPa，断裂伸长率为130％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为8.0×1010Ω，比传统尼龙材料降低了四个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在310℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中侵泡24h，吸水率为5.1％，比传统尼龙材料高些。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例3：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将140.581g MA-240(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到MA-240的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到MA-240-己二酸盐溶液，MA-240-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将MA-240-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到MA-240-己二酸盐；
(3)将120g MA-240-己二酸盐与480g尼龙-66盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至150℃并搅拌，搅拌速度为300rmp，压力为0.4MPa，反应1.5h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为60rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1小时，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例3得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例3得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为47.8MPa，断裂伸长率为170％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为5.0×1010Ω，比传统尼龙材料降低了四个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在356℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中侵泡24h，吸水率为6.1％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、较强的吸水率。
实施例4：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在40℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在300rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将140.581g MA-240(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到MA-240的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为40℃，搅拌速度为300rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到MA-240-己二酸盐溶液，MA-240-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将MA-240-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到MA-240-己二酸盐；
(3)将60g MA-240-己二酸盐与540g尼龙-66盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至150℃并搅拌，搅拌速度为300rmp，压力为0.6MPa，反应1.5小时后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持2h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例4得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例4得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为49.5MPa，断裂伸长率为98％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为1.0×1012Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；如图1所示，热失重分析表明实施例4得到的产品在340℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中侵泡24h，吸水率为4.8％，比传统尼龙材料的吸水率高些。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例5：一种具有高吸水率含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将43.842g己二酸(羧基含量为0.6mol)在50℃的恒温水浴条件下加入300mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将196.440g ED-600(胺基含量为0.6mol)中入50mL乙醇中，得到ED-600的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到ED-600-己二酸盐溶液，ED-600-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将ED-600-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到ED-600-己二酸盐；
(3)将180g ED-600-己二酸盐与420g尼龙-610盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至170℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例5得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例5得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为30.0MPa，断裂伸长率为90％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为3.0×1012Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在370℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为6.0％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例6：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将43.842g己二酸(羧基含量为0.6mol)在50℃的恒温水浴条件下加入300mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将311.890g ED-900(胺基含量为0.6mol)中入50mL乙醇中，得到ED-900的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到ED-900-己二酸盐溶液，ED-900-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将ED-900-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3小时，得到ED-900-己二酸盐；
(3)将180g ED-900-己二酸盐与420g尼龙-6,10盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至170℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例6得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例6得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为37.4MPa，断裂伸长率为180％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为2.0×1012Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在329℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.6％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例7：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将43.842g己二酸(羧基含量为0.6mol)在50℃的恒温水浴条件下加入300mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到二酸的乙醇溶液；
(2)将647.773g ED-2003(胺基含量为0.6mol)中入50mL乙醇中，得到ED-2003的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到ED-2003-己二酸盐溶液，ED-2003-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将ED-2003-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3h，得到ED-2003-己二酸盐；
(3)将30g ED-2003-己二酸盐与570g尼龙-66盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至170℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例7得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例7得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为44.9MPa，断裂伸长率为120％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为2.5×1012Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在331℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.0％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例8：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将88.800g EDR-148(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-148的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-148-己二酸盐溶液，ED-148-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将ED-148-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3h，得到ED-148-己二酸盐；
(3)将150g EDR-148-己二酸盐、150g MA-223-己二酸盐与300g尼龙6,10盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至170℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例8得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例8得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为50.5MPa，断裂伸长率为130％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为8.0×1010Ω，比传统尼龙材料降低了四个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在310℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.1％，比传统尼龙材料高些。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例9：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将87.684g己二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在250rmp的速度搅拌直至溶解，得到己二酸的乙醇溶液；
(2)将105.6g EDR-176(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-176的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-176-己二酸盐溶液，EDR-176-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将EDR-176-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3h，得到EDR-176-己二酸盐；
(3)将140.581g MA-240(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到MA-240的乙醇溶液缓慢滴入己二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为250rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到MA-240-己二酸盐溶液，MA-240-己二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将MA-240-己二酸盐溶液旋转蒸发除去乙醇，再于50℃、真空度-0.095MPa的条件下干燥3h，得到MA-240-己二酸盐；
(4)将150g EDR-176-己二酸盐、150g MA-240-己二酸盐与300g尼龙-6,10盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至170℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1小时，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例9得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例9得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为47.8MPa，断裂伸长率为170％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为5.0×1010Ω，比传统尼龙材料降低了四个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在356℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为6.1％，比传统尼龙材料有较大提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例10：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将121.35g癸二酸(羧基含量为1.2mol)在45℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在200rmp的速度搅拌直至溶解，得到癸二酸的乙醇溶液；
(2)将88.800g EDR-148(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-148的乙醇溶液缓慢滴入癸二酸的乙醇溶液中，滴加速度为1滴/秒，温度为45℃，搅拌速度为200rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-148-癸二酸盐溶液，EDR-148-癸二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将EDR-148-癸二酸盐溶液于0℃降温结晶，再于50℃、真空度-0.090MPa的条件下干燥3h，得到EDR-148-癸二酸盐；
(3)将300g EDR-148-癸二酸盐与300g尼龙-6,9盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至140℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.5MPa，反应1h后继续升温至220℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持0.5h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例10得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例10得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为42.2MPa，断裂伸长率为130％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为3.6×1011Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在330℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.3％，比传统尼龙材料具有较大的提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例11：一种具有高吸水率的含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将99.678g对苯二甲酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在200rmp的速度搅拌直至溶解，得到对苯二甲酸的乙醇溶液；
(2)将88.800g EDR-148(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-148的乙醇溶液缓慢滴入对苯二甲酸的乙醇溶液中，滴加速度为1滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为200rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-148-对苯二甲酸盐溶液，EDR-148-对苯二甲酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将EDR-148-对苯二甲酸盐溶液于0℃降温结晶，再于50℃、真空度-0.090MPa的条件下干燥3h，得到EDR-148-对苯二甲酸盐；
(3)将300g EDR-148-对苯二甲酸盐与300g尼龙-6,6盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至140℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应1h后继续升温至260℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持2小时，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例11得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例11得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为45.8MPa，断裂伸长率为118％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为5.0×1011Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在350℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.0％，比传统尼龙材料具有较大的提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例12：一种具有高吸水率含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将121.35g癸二酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在300rmp的速度搅拌直至溶解，得到癸二酸的乙醇溶液；
(2)将105.600g EDR-176(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-176的乙醇溶液缓慢滴入癸二酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为300rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-176-癸二酸盐溶液，EDR-176-癸二酸盐溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将EDR-176-癸二酸盐溶液于20℃降温结晶，再于55℃、真空度-0.1MPa的条件下干燥3h，得到EDR-176-癸二酸盐；
(3)将240g EDR-176-癸二酸盐、180g尼龙46盐及180g尼龙-66盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至160℃并搅拌，搅拌速度为250rmp，压力为0.6MPa，反应3h后继续升温至250℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持1h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例12得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例12得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为42.5MPa，断裂伸长率为150％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为3.1×1011Ω，比传统尼龙材料降低了两个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在345℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.6％，比传统尼龙材料具有较大的提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
实施例13：一种具有高吸水率含支链的聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，采用以下工艺步骤：
(1)将99.678g对苯二甲酸(羧基含量为1.2mol)在50℃的恒温水浴条件下加入400mL乙醇中，在300rmp的速度搅拌直至溶解，得到对苯二甲酸的乙醇溶液；
(2)将105.600g EDR-176(胺基含量为1.2mol)中入100mL乙醇中，得到EDR-176的乙醇溶液缓慢滴入对苯二甲酸的乙醇溶液中，滴加速度为2滴/秒，温度为50℃，搅拌速度为300rmp，滴加结束后，继续搅拌1h，得到EDR-176-对苯二甲酸溶液，EDR-176-对苯二甲酸溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为1:1；将EDR-176-对苯二甲酸溶液于20℃降温结晶，再于55℃、真空度-0.1MPa的条件下干燥3h，得到EDR-176-对苯二甲酸盐；
(3)将300g EDR-176-对苯二甲酸盐与300g尼龙-610盐混合形成混合盐，向混合盐中加入600g去离子水，得到质量百浓度为50％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于2L的高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3次；升温至180℃并搅拌，搅拌速度为300rmp，压力为0.6MPa，反应1.5h后继续升温至260℃并搅拌，搅拌速度为50rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持2小时，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的聚醚胺改性尼龙材料。
实施例13得到的聚醚改性尼龙材料的各项性能如表1所示，与传统尼龙6、尼龙66各项性能对比可知，实施例13得到的聚醚改性尼龙材料分子量较高，分散度小，显示了产品的高聚合度和均一性；产品的拉伸强度为47.0MPa，断裂伸长率为125％，即在韧性方面已经达到或超过了传统尼龙材料的指标；产品的表面电阻率为5.5×1011Ω，比传统尼龙材料降低了三个数量级，减少了静电荷的积累，抗静电性优良；产品在352℃时热失重仅为5％，即产品具有优异的耐热性性；并且产品在20℃，在水中浸泡24h，吸水率为5.0％，比传统尼龙材料具有较大的提高。因此，从各项性能数据可直观地看出利用本发明所述方法制得的聚醚胺改性尼龙材料分子量高、韧性佳、抗静电性强、耐热性优异、吸水性优良。
表1实施例1-13得到的产品性质及与传统尼龙6及尼龙66性质对比
Claims (9)
1.一种具有高吸水率的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将二酸在40～50℃的恒温水浴条件下加入乙醇中，搅拌直至溶解，得到浓度为1.0～2.0mol/L的二酸的乙醇溶液；
(2)将5～10mol/L的含支链聚醚胺的乙醇溶液缓慢滴入二元酸的乙醇溶液中，滴加速度为1～2滴/秒，温度为40～50℃，搅拌速度为200～300rmp，滴加结束后，继续搅拌1～1.5h，得到含支链聚醚胺-二元酸溶液，含支链聚醚胺-二酸溶液中羧基(-COOH):胺基(-NH2)的摩尔比为0.95:1～1.05:1；将含支链聚醚胺-二元酸溶液进行旋转蒸发除去乙醇，最后于50～55℃、真空度-0.090～-0.1MPa的条件下干燥3～4小时，得到聚醚胺-二酸盐；
(3)将步骤(2)得到的含支链聚醚胺-二元酸盐与尼龙盐混合形成混合盐，含支链聚醚胺-二元酸盐占混合盐质量的5～60％；向混合盐中加入去离子水，得到质量百浓度为50～60％的混合盐水溶液；将混合盐水溶液置于高压反应釜中，用氮气置换釜中空气3～4次；升温至140～180℃并搅拌，搅拌速度为200～300rmp，压力为0.3～0.6MPa，反应1～3h后继续升温至220～260℃并搅拌，搅拌速度为50～80rmp；抽真空减压排水，控制压力小于300mmHg，保持0.5～2h，反应结束，出料、室温固化成型得到所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料。
2.如权利要求1所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述含支链聚醚胺为链段中包含丙二醇或丙二醇与乙二醇的共聚物为结构单元，链端为两个胺基的化合物。
3.如权利要求2所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述聚醚胺的结构式为
其中，其中x＝2.5、6.1或33；或者
其中，x+z＝3.6或6、y＝9、12.5或39。
4.如权利要求2所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述聚醚胺为MA-223、MA-240、MA-2200、ED-600、ED-900或ED-2003。
5.如权利要求1所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述二酸为碳原子数在4～10之间的脂肪族二酸或芳香族二酸。
6.如权利要求5所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述二酸为己二酸、癸二酸或对苯二甲酸。
7.如权利要求1所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述二酸的结构式为：
其中n为2～8的整数；或者
8.如权利要求1所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述尼龙盐结构式中的二酸为碳原子数4～10的脂肪族二酸、二胺为碳原子数4～10的脂肪族二胺。
9.如权利要求1所述的含支链聚醚胺改性尼龙材料的制备方法，其特征是：所述混合盐为至少一种含支链聚醚胺-二元酸盐和至少一种尼龙盐的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150107 |