CN104710614A

CN104710614A - 一种支化尼龙树脂的制备方法

Info

Publication number: CN104710614A
Application number: CN201510132139.6A
Authority: CN
Inventors: 张海良; 王春花; 胡峰
Original assignee: Xiangtan University
Current assignee: Xiangtan University
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明公开了一种支化尼龙树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚合单体、催化剂和支化改性剂混合均匀后再在200～280℃下经缩聚反应后得到一种支化尼龙树脂。本发明具有如下的技术效果，采用以环三磷腈为内核的端羧基或端氨基化合物作为尼龙聚合的支化改性剂，由于环三磷腈分子中的氮、磷原子交替排列形成一种非离域型刚性六元环，其热稳定性高，在尼龙高温熔融缩聚过程中能很好地保持预定的支化结构；而且尼龙树脂的支化程度可通过改变该类支化改性剂端羧基或端氨基的数目及其用量来调控，可按照普通尼龙的聚合工艺来制备，得到的支化尼龙在基本保持普通尼龙力学性能的同时，其熔体流动性可调节范围宽，能较好地满足各种加工应用要求。

Description

一种支化尼龙树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种支化尼龙树脂的制备方法。

背景技术

随着汽车、电子和机械设备等行业的零部件逐渐向小型化和轻量化发展，越来越多的金属材料正在逐步被尼龙这样的工程塑料所取代。与此同时，这些行业对部件的精度和外观要求越来越高，对尼龙材料的性能和加工要求也随之变得越来越高。由于传统的尼龙树脂为线形结构，存在链的缠结，虽然力学性能较好，但其相对粘度较高、熔体流动性较差，对于注塑和挤出加工来说，会出现模具填充不均匀甚至未填充到的现象，对于制作薄壁和复杂部件，这一现象尤为显著。此外，尼龙材料在改性加工过程中，特别是高填充增强改性，存在体系流动性不足、填充物分散性差、成型周期长等行业难题，从而严重影响了尼龙改性材料的综合力学性能、外观质量以及加工成本。因此，开发综合力学性能好、熔体流动性高的尼龙树脂已经成为尼龙材料轻量化发展的一个重要研究方向。

为了改善尼龙树脂的熔体流动性，可以通过物理共混和共聚反应两种方法来实现。物理共混的方法是将高流动性助剂与尼龙树脂通过螺杆共混来完成，由于助剂的添加量大，导致尼龙树脂的力学性能大幅下降。共聚反应的方法是将支化改性剂作为共聚组分参与尼龙聚合，在尼龙分子链中引入支化结构单元，减少尼龙树脂在熔融条件下的链缠结几率和流体力学体积，提高了尼龙树脂熔体流动性，而力学性能基本保持不变。例如专利CN101148507A公开了一种超支化尼龙6的合成方法，利用树状大分子聚酰胺-胺(PAMAM)与己内酰胺共聚，制得的超支化尼龙6的熔体流动性是力学性能相似的普通尼龙6的2～3倍。但是，由于树状大分子聚酰胺-胺(PAMAM)的热稳定性差、高温下副反应多，将其作为尼龙高温熔融缩聚过程中的支化改性剂，需先将聚酰胺-胺成盐，并且严格控制聚合工艺参数，如开环温度不宜过高、反应时间较长，聚合工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种支化尼龙树脂的制备方法。

本发明的技术方案是，一种支化尼龙树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚合单体、催化剂和支化改性剂混合均匀后再在200～280℃下经缩聚反应后得到一种支化尼龙树脂。

所述聚合单体为具有式(I)所示结构的氨基酸或式(II)所示结构的内酰胺中的一种或几种的混合物：

H₂N-R₁一COOH (I)

式中R₁是含有1～20个碳原子的烃基。

所述催化剂为水、无机酸、无机酸酯或氨基酸中的一种或几种的混合物。

所述支化改性剂为具有式(III)所示结构，以环三磷腈为内核、含3～18个端羧基或端氨基的化合物：

式中R₁～R₆是可以包含端羧基或端氨基且含有1～20个碳原子的芳香族、脂肪族或脂环族烃基。

所述式(III)的支化改性剂选自化合物1，3，5-三苯氧基-1，3，5-三(4-羧基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三苯氧基-1，3，5-三(4-氨基苯氧基)环三磷腈、1，3-二新戊基-1，3，5，5-四(4-氨基苯氧基)环三磷腈，六(4-羧基苯氧基)环三磷腈、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、六(3-氨基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三(4-氨基苯氧基)-1，3，5-三(2，4-二氨基苯氧基)环三磷腈、六(3，5-二羧基苯氧基)环三磷腈、六(2，4-二氨基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三(3，5-二羧基苯氧基)-1，3，5-三(2，3，5-三羧基苯氧基)环三磷腈、六(2，4，6-三羧基苄氧基)环三磷腈或六(2，4，6-三氨基苯氧基)环三磷腈。

所述催化剂的添加量为聚合单体摩尔含量的0.05～20％。

所述支化改性剂的添加量为聚合单体摩尔含量的0.1～10％。

本发明具有如下的技术效果，本发明采用以环三磷腈为内核的端羧基或端氨基化合物作为尼龙聚合的支化改性剂，由于环三磷腈分子中的氮、磷原子交替排列形成一种非离域型刚性六元环，其热稳定性高，在尼龙高温熔融缩聚过程中能很好地保持预定的支化结构；而且尼龙树脂的支化程度可通过改变该类支化改性剂端羧基或端氨基的数目及其用量来调控，可按照普通尼龙的聚合工艺来制备，得到的支化尼龙在基本保持普通尼龙力学性能的同时，其熔体流动性可调节范围宽，能较好地满足各种加工应用要求。本发明所述制备方法工艺简单，能较好地满足各种加工应用要求。

具体实施方式

下面结合具体实施实例和对比实例对本发明作进一步的说明。

表1 实施例和对比例的物料配方表(单位：g)

下面是实施例和对比例的制备方法：

(1)将聚合单体、催化剂和支化改性剂按表1所示的比例配成物料。

(2)将配好的物料投入高压反应釜内，关紧加料盖，接通冷凝水；充入高纯氮气至釜内压力为0.2～0.5Mpa，缓慢打开排气阀抽真空，使釜内压力降至-0.03～-0.05Mpa，如此反复操作3次，最后充入高纯氮气至釜内压力为常压，再关紧排气阀；

(3)将所述反应釜加热，在釜内温度达到200～280℃，釜内压力达到0.2～2.0Mpa后，反应1～8h；

(4)打开排气阀，使釜内压力缓慢卸至常压，再抽真空反应1～4h，釜内真空度控制在-0.03～-0.1Mpa之间；

(5)最后充入高纯氮气至釜内压力为正压，静置平衡一段时间后，打开釜底出料阀，让物料通过冷却水槽，拉丝切粒，在90～100℃下水煮12～24h，在80～150℃下真空干燥10～20h，得到支化尼龙树脂。

按表1的实施结果列于表2。

表2 实施例和对比例制备的树脂性能测试结果

综合表1和表2可见，本发明实施例1～6制备的支化尼龙树脂与对比例1～3制备的线性尼龙树脂相比，在力学性能基本保持不变的前提下，熔体流动性大幅提高，其涨幅可通过改变支化改性剂活性端基数目及其用量来调控，熔体流动性可调节范围宽，能较好地满足各种加工应用需求。

以上对本发明提供的一种支化尼龙树脂的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚合单体、催化剂和支化改性剂混合均匀后再在200～280℃下经缩聚反应后得到一种支化尼龙树脂。

2.根据权利要求1所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，所述聚合单体为具有式(I)所示结构的氨基酸或式(II)所示结构的内酰胺中的一种或几种的混合物：

H₂N-R₁-COOH (I)

式中R₁是含有1～20个碳原子的烃基。

3.根据权利要求1所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为水、无机酸、无机酸酯或氨基酸中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，所述支化改性剂为具有式(III)所示结构，以环三磷腈为内核、含3～18个端羧基或端氨基的化合物：

5.根据权利要求4所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，所述式(III)的支化改性剂选自化合物1，3，5-三苯氧基-1，3，5-三(4-羧基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三苯氧基-1，3，5-三(4-氨基苯氧基)环三磷腈、1，3-二新戊基-1，3，5，5-四(4-氨基苯氧基)环三磷腈，六(4-羧基苯氧基)环三磷腈、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、六(3-氨基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三(4-氨基苯氧基)-1，3，5-三(2，4-二氨基苯氧基)环三磷腈、六(3，5-二羧基苯氧基)环三磷腈、六(2，4-二氨基苯氧基)环三磷腈、1，3，5-三(3，5-二羧基苯氧基)-1，3，5-三(2，3，5-三羧基苯氧基)环三磷腈、六(2，4，6-三羧基苄氧基)环三磷腈或六(2，4，6-三氨基苯氧基)环三磷腈。

6.根据权利要求1所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，所述催化剂的添加量为聚合单体摩尔含量的0.05～20％。

7.根据权利要求1所述的一种支化尼龙树脂的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述支化改性剂的添加量为聚合单体摩尔含量的0.1～10％。