CN107936548A - 一种新型低熔点尼龙的制备方法 - Google Patents

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周琴
钟晓锋
龙琼
万春燕
蔡胜
李青
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Abstract

本发明提供一种新型低熔点尼龙的制备方法，其具体过程为预先制备高粘度无色透明的聚酰亚胺酸，将尼龙与聚酰亚胺酸经挤出，利用聚酰亚胺酸的羧基与尼龙分子链间的氨基进行反应挤出，破坏掉尼龙的氢键，制备出性能稳定的低熔点尼龙。实现低熔点尼龙的简单制备，同时克服原有的无机盐改性制备低熔点尼龙过程中力学性能大幅下降和易解络合的缺点。可操作性简单、分散效果好、成本较低，以克服现有技术的不足，可连续制备出性能优良的低熔点尼龙。属于高分子材料领域。

Description

一种新型低熔点尼龙的制备方法
技术领域
本发明涉及尼龙改性技术领域，特别是涉及一种新型低熔点尼龙的制备方法。
背景技术
尼龙的分子链一方面因其具有较多的氨基、羧基，较易形成氢键，具有优良的综合性能而得到广泛应用，另一方面，也正是由于氨基、羧基的具有一定的反应性，在一定条件下可以与一些助剂或者官能团反应而对其改性。低熔点尼龙是熔点低于常规尼龙的一类尼龙改性产品，其具有熔点可控，易粘结，熔融范围窄等优点。
尼龙有较低熔点，工艺可控，但对设备及工艺要求较高，产品价格较贵，特别对于纺丝类低熔点尼龙产品而言。共混改性是将尼龙与一定比例的助剂或者聚合物经适当的设备和工艺共混，通过助剂或者聚合物的官能团与尼龙分子链的氨基或者羧基反应进而破坏其氢键以降低尼龙的熔融温度。改方法简单易行，对设备及工艺要求不高，而且能大规模工业化生产。
目前对于尼龙低熔点化的共混改性是基于对尼龙氢键的破坏，而尼龙氢键的破坏程度也决定的尼龙降低的程度。各项专利对尼龙的共混改性多是在于用无机盐与尼龙的氨基或者羧基进行反应，其具体原理为：酰胺基团中的氧原子和氮原子均具有给出电子的能力，可以与路易斯酸发生络合作用，这种络合作用能破坏尼龙分子链间的氢键结构。目前各项专利中常用的无机盐为氯化钠、氯化钙、氯化锂等。
经无机盐改性的低熔点尼龙因力学性能大幅降低而到不到使用要求，目前多是加入一些无机物来增强。常见的添加物为玻璃纤维、玻璃微珠、蒙脱土等，以提高低熔点尼龙的力学性能和维卡软化点温度。但是加入后，低熔点尼龙力学能提升的同时其关键性能透明性损失较大。
经无机盐改性而得到的低熔点尼龙各项性能基本能达到使用要求。一方面因氢键破坏而使低尼龙的透明性也大幅提高，另一方面也是尼龙的一些性能，如力学、维卡软化点温度、热变形温度等大幅下降，同时无机离子（氯化锂、氯化钙等）与氨基、羧基的络合作用不稳定，在一定的水、热条件下，即使暴露在空气中都有较强的解络合作用而使产品性能大幅度下降。这种解络合现象是无机盐改性尼龙中无法避免的。
发明内容
本发明所需要解决的问题是：提供一种新型低熔点尼龙共混物的制备方法，实现低熔点尼龙的简单制备，同时克服原有的无机盐改性制备低熔点尼龙过程中力学性能大幅下降和易解络合的缺点。可操作性简单、分散效果好、成本较低，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：
按照重量份计算，本发明低熔点尼龙主要是由尼龙100份、聚酰亚胺酸1-20份、环氧树脂0-1份制备而成，其中，聚酰亚胺酸由二酐、二氨在一定的溶剂中共聚而成，溶剂选用非质子极性溶剂，如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基乙酰胺（DMAC）。聚酰亚胺酸制备过程中其单体的配比适当，可以选用不同的二酐和二氨，最终制得的聚酰亚胺酸应为无色，否则会极大地影响制品的透明性。
优选的，上述新型低熔点尼龙共混物主要是由常规尼龙100份 、聚酰亚胺酸 1-20份 、和环氧树脂0.5份制备而成。聚酰亚胺酸吸油树脂由二酐、二氨按一定的配比在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中共聚而成，其中，各组分的摩尔比为PMDA/ODA=1.03，在适量NMP中聚合。
进一步的，前述聚酰亚胺酸合成过程中，二酐与二胺优先选用均苯四羧酸二酐(PMDA)、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）等；溶液优先选用N-甲基吡咯烷酮（NMP）或者二甲基乙酰胺（DMAC），还可以选用还可以选用其他非质子极性溶剂；体系在室温下，按一定的加料顺序加至反应容器，然后在冰浴条件下反应6-8小时至结束反应，即得到聚酰亚胺酸。
本发明还提供了前述低熔点尼龙共混物的制备方法 ：按照配方，先将尼龙、聚酰亚胺酸、环氧树脂混合均匀，然后在挤出中加入挤出造粒，即制得低熔点尼龙。
按照配方，并设挤出机机温度210-250℃，模头温度可设置为230℃，挤出机的加料转速为15转/分钟，螺杆转速为250转/分钟。
与现有技术相比，本发明优势如下：
（1）先通过二酐与二胺单体合成聚酰亚胺酸，聚合过程简单，单体便宜易得，制备装置简单，一般反应釜或者玻璃容器即可。一般市售工业级聚酰亚胺酸也可使用。
（2）尼龙与助剂、聚酰亚胺酸经简单告诉混合机混合后即可经双螺杆挤出机挤出造粒，所制备的低熔点尼龙，是一种价格低廉、性能优异的低熔点尼龙。所用设备为普通双螺杆挤出机，可以实现产业化大批量生产。
（3）与现有的共聚低熔点尼龙相比，该发明方法简单易行；与传统经无机盐改性而制备的低熔点尼龙相比而言，该发明方法很好的克服了无机盐易吸水的缺点。
（4）传统无机盐改性制备的低熔点尼龙，无机盐与尼龙的氨基、羧基的络合反应是一种可逆的反应，所制备的低熔点尼龙暴露在空气中一定时间即丧失透明性。该发明方法很好的克服了这一缺点。
（5）市售聚酰亚胺酸因杂质等一系列问题偏黄色，这也在很大程度上影响
了低点尼龙的透明性，该发明方法也提供了一种优质高粘度聚酰亚胺酸的合成方法，所制备的聚酰亚胺酸大致为无色，这也很好地克服了上述问题。
新型低熔点尼龙组分包括尼龙100份 、聚酰亚胺酸1-10份 、0.5份环氧树脂（单位： 重量份）。
表1 力学性能
表2 聚酰亚胺酸用量和熔融温度之间的关系
具体实施方式
实施例 1 ：
在三口烧瓶中加入适量N-甲基吡咯烷酮（NMP），取适量均苯四羧酸二元酐（PMDA）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）烘干后按摩尔比1：1.03加入，加入过程中应先加入PMDA，待其完全溶解后再加入ODA，这个装置于冰浴中搅拌反应，反应约6-8小时后即得高粘度无色聚酰亚胺酸。
取3000克尼龙6（PA6）、15克环氧树脂E44，加入不同份数的聚酰亚胺酸； 混合均匀以后加入双螺杆挤出机，进行反应性挤出。其中加料转速为30转/min，主机螺杆转速为240转/min，挤出粒料经烘干即得低熔点尼龙。适当提高挤出机的剪切效果所得低熔点尼龙熔点会有不同程度的降低：
表3透光率对比数据
表4透光率对比数据
注：新型低熔点尼龙组分为为尼龙与新制备的聚酰亚胺酸（份数7%）；对比样为尼龙与氯化锂（份数7%）经相同的制备过程而制得的低熔点尼龙。所选用纯尼龙透光率49%。

Claims (7)

1.一种新型低熔点尼龙的制备方法，其特征在于：它是由尼龙100份、聚酰亚胺酸1-20份、助剂环氧树脂0-1份制备而成，其中，聚酰亚胺酸由二酐与二胺在适当的溶剂中共聚而成。
2.按照权利要求1所述的低熔点尼龙的制备方法，其特征在于：优选的，它主要是由尼龙100份、聚酰亚胺酸1-10份、助剂环氧树脂0.5份制备而成；聚酰亚胺酸优选由均苯四羧酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚在溶剂中聚合而成；溶剂选用非质子极性溶剂，优先选用N-甲基吡咯烷酮或者二甲基乙酰胺；共混制备偶成采用双螺杆挤出机进行制备。
3.按照权利要求2所述的吸油膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：均苯四羧酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚在合成过程中的摩尔比为PMDA/ODA=1.03。
4.按照权利要求3所述的聚酰亚胺酸的制备方法，其特征在于：按照单体摩尔配比在反应装置中先加入N-甲基吡咯烷酮，再加入均苯四羧酸二酐，待其完全溶于溶剂中后再缓慢分批次加入4,4’-二氨基二苯醚，体系于冰浴中共聚反应至形成粘度。
5.按照权利要求2所述的低熔点尼龙的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机温度设定为210-250℃，模头温度设置为230℃，挤出机的加料转速为15转/分钟，螺杆转速为250转/分钟。
6.按照权利要求5所述的低熔点尼龙的制备方法，其特征在于：共混挤出前，尼龙、聚酰亚胺酸、助剂环氧预先经高速混合机混合均匀。
7.按照权利要求6所述的低熔点尼龙的制备方法，其特征在于：共混挤出粒料，经水冷，鼓风干燥箱80℃干燥。
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