CN104974342A - 一种透明尼龙610的制备方法及其牙刷丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明尼龙610的制备方法，以及用该透明尼龙610制备的牙刷丝。以癸二酸与含有苯环结构的二元酸组成的混合二元酸、己二胺与脂环族二胺组成的混合二元胺为主要原料，中和为酰胺盐，配成酰胺盐水分散液，通过加入催化剂、抗氧剂，升温升压，经聚合反应得到透明尼龙610，最后将透明尼龙610按常规方法纺丝即可得到透明尼龙610牙刷丝。本发明公开的制备方法通过高压进行制备，有效地缩短了成型周期，提高了生产效率。本发明制得的透明尼龙610具有良好的透明性，可满足人们对透明牙刷丝的需求。除了良好的透明性以外，本发明制得的透明尼龙610牙刷丝还具有较好的耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种透明尼龙610的制备方法，以及用该透明尼龙610制备的牙刷丝。
背景技术
尼龙又名聚酰胺，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称。尼龙610在尼龙家族中占有很重要的位置，具有物理机械强度高，吸水性小，制品尺寸稳定性好，电绝缘性优异、刚度低等优点，适用于制备牙刷丝。目前，我国用于生产牙刷丝的尼龙原料绝大部份为尼龙66、尼龙1010及尼龙610树脂。尼龙66结构规整性较好，结晶度高，其突出特点是刚性、模量较高，耐热性较好，但加工温度窄，高温熔融状态下易水解。另外由尼龙66制得的牙刷丝口感差，易倒伏，易导致牙龈出血，因此尽管价格较低，随着人们生活品质的提高，用来做牙刷丝的比重逐步下降。另外，由于制取尼龙1010树脂的两种主要单体均来自蓖麻籽，因此，在产量上受到一定的限制，且成本较高，产品价格昂贵，导致产品滞销。尼龙610生产成本大大低于尼龙1010，而分子结构类似于尼龙1010。但尼龙610的分子链重复单元较尼龙1010链短，因此，前者具有略高于后者的刚性，纺制成牙刷丝则表现为抗倒毛性能较好，可以延长牙刷的使用寿命，因此尼龙610树脂越来越多用于牙刷丝。但传统的尼龙610主要由癸二酸和己二胺制备而成，链段规整性较好，结晶度较高，外观表现为不透明，无法满足人们对透明牙刷丝的需求。研发成本较低的透明尼龙610制备牙刷丝具有重要的应用意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种透明尼龙610的制备方法，同时提供用该透明尼龙610制成的牙刷丝，该牙刷丝具有良好的透明性和耐磨性。
本发明通过以下技术方案实现：
将等摩尔比的混合二元酸和混合二元胺混合中和形成酰胺盐，并配成固含量为50%-60%的酰胺盐水溶液；将形成的酰胺盐水溶液、催化剂、抗氧剂加入到反应容器中，升温至220～255℃，升压至1.2～1.8MPa，持续反应1～3小时；反应完成后，继续升温至240℃～260℃，进行脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。
本发明进一步改进方案是：
所述混合二元酸为80～90%质量份的癸二酸与10～20%质量份的含有苯环结构的二元酸组成的混合二元酸；所述混合二元胺为80～90%质量份的己二胺与10～20%质量份的脂环族二胺组成的混合二元胺。
所述含有苯环结构的二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸或间苯二甲酸中一种或两种以上混合；所述脂环族二胺为异佛尔酮二胺、3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷或4,4′-二氨基二环己基甲烷中一种或两种以上混合。二元酸主要有含有苯环结构的二元酸和脂肪族二元酸两种，本发明选用含有苯环结构的二元酸，而不选用丁二酸、癸二酸等脂肪族二元酸，是由于苯环结构具有刚性，可以避免因尼龙610由于链段规整性破坏而结晶能力下降导致的强度降低现象。二元胺主要有脂环族二元胺、脂肪族二元胺或芳香族二元胺三种，本发明选用脂环族二元胺，而不选用脂肪族二元胺或芳香族二元胺，是由于脂肪族二元胺与己二胺结构类似，不易破坏尼龙610链段规整性，使其结晶性能下降而透明，另外由于脂肪族链段的柔性而导致尼龙610强度也会降低；而芳香族二元胺尽管可以提高尼龙610强度，但由于氨基与苯环相连导致容易因氧化而生成变色基团，导致尼龙610颜色变深，且毒性较大，不适合作为制备牙刷丝的原料。
所述酰胺盐、催化剂、抗氧剂的重量份比为100:0.05～0.5:0.05～0.2。
所述催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠中一种或两种以上混合。
所述抗氧剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或氯化亚锡中一种或两种以上混合。
所述酰胺盐水分散液的固含量为50%～70%；所述脱水温度优选为250℃～260℃。
所述常温为20-30℃，所述常压为一个标准大气压0.1MPa。
将制得的透明尼龙610按常规方法纺丝得到透明尼龙610牙刷丝。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1）本发明所使用的二元胺和二元酸均可来自石油或蓖麻油，成本较低；
2）本发明制得的透明尼龙610牙刷丝由于采用含有苯环结构的二元酸和脂环族二元胺对尼龙610进行改性，破坏了尼龙610分子链段的规整性，不易形成大分子球晶，因而具有良好的透明性，透光率可达85%以上，雾度可达30%以下；
3）本发明中透明尼龙610通过高压进行制备，有效地缩短了成型周期，提高了生产效率。
具体实施方式
在实施例中采用上海精密科学仪器有限公司物理光学仪器厂生产的WGW光电雾度仪，按照国家标准GR/T 2410-2008进行透明尼龙610牙刷丝的透明度的测定。
实施例1
首先在高压反应釜中将31.2g的己二胺、7.8g异佛尔酮二胺与48.8g的癸二酸、12.2g对苯二甲酸中和，并配制成60%固含量的酰胺盐水分散液，然后加入0.06g碳酸钠，0.07g辛酸亚锡，将反应体系升温至224℃，压力1.3MPa，保温保压反应3h；随后温度升温至258℃，同时脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。将透明尼龙610按常规方法纺丝，得到透明尼龙610牙刷丝。该透明尼龙610牙刷丝的透光率为88.5%，雾度为26.3%。
实施例2
首先在高压反应釜中将33.8g的己二胺、4.8g3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷与53.7g的癸二酸、7.7g邻苯二甲酸中和，并配制成60%固含量的酰胺盐水分散液，然后加入0.20g碳酸氢钠，0.12g二月桂酸二丁基锡，将反应体系升温至232℃，压力1.4MPa，保温保压反应2.5h；随后温度升温至250℃，同时脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。将透明尼龙610按常规方法纺丝，得到透明尼龙610牙刷丝。该透明尼龙610牙刷丝的透光率为87.2%，雾度为28.6%。
实施例3
首先在高压反应釜中将34.2g的己二胺、3.8g4,4′-二氨基二环己基甲烷与55.8g的癸二酸、6.2g间苯二甲酸中和，并配制成60%固含量的酰胺盐水分散液，然后加入0.32g磷酸三钠，0.14g氯化亚锡，将反应体系升温至245℃，压力1.5MPa，保温保压反应 1.5h；随后温度升温至250℃，同时脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。将透明尼龙610按常规方法纺丝，得到透明尼龙610牙刷丝。该透明尼龙610牙刷丝的透光率为85.5%，雾度为29.6%。
实施例4
首先在高压反应釜中将33.8g的己二胺、5.0g3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷与52.0g的癸二酸、9.2g对苯二甲酸中和成60%固含量的酰胺盐水分散液，然后加入0.48g磷酸一氢钠，0.19g辛酸亚锡，将反应体系升温至255℃，压力1.7MPa，保温保压反应1.2h；随后温度升温至258℃，同时脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。将透明尼龙610按常规方法纺丝，得到透明尼龙610牙刷丝。该透明尼龙610牙刷丝的透光率为86.8%，雾度为27.0%。
Claims (9)
1.一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将等摩尔比的混合二元酸和混合二元胺混合中和生成酰胺盐，并配成酰胺盐水分散液；将酰胺盐水分散液、催化剂、抗氧剂加入到反应容器中，升温至220～255℃，升压至1.2～1.8MPa，持续反应1～3小时；反应完成后，升温至240℃～260℃，进行脱水，脱水后降至常温常压，制得透明尼龙610。
2.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述混合二元酸为80～90%质量份的癸二酸与10～20%质量份的含有苯环结构的二元酸组成的混合二元酸；所述混合二元胺为80～90%质量份的己二胺与10～20%质量份的脂环族二胺组成的混合二元胺。
3.如权利要求2所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述含有苯环结构的二元酸为对苯二甲酸、邻苯二甲酸或间苯二甲酸中一种或两种以上混合；所述脂环族二胺为异佛尔酮二胺、3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷或4,4′-二氨基二环己基甲烷中一种或两种以上混合。
4.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述酰胺盐、催化剂、抗氧剂的重量份比为100:0.05～0.5:0.05～0.2。
5.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠中一种或两种以上混合。
6.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或氯化亚锡中一种或两种以上混合。
7.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述酰胺盐水分散液的固含量为50%～70%。
8.如权利要求1所述的一种透明尼龙610的制备方法，其特征在于：所述脱水温度为250℃～260℃。
9.用权利要求1至6任一项制得的透明尼龙610纺丝，制成透明尼龙610牙刷丝。
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