CN108250433A - 一种pa6-56共聚材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种PA6‑56共聚材料及其制备方法，该PA6‑56共聚材料包括液体己内酰胺和己二酸戊二胺盐水溶液共混聚合而成；所述液体己内酰胺与己二酸戊二胺盐的摩尔比为7:3至9:1。该方法为：将液体己内酰胺、己二酸戊二胺盐的水溶液以及其他反应原料按比例混合，在惰性气体保护条件下，在反应器中搅拌，于150‑300℃进行缩聚反应，得到PA6‑56共聚材料。本发明以PA6单体己内酰胺为主与PA56单体己二酸戊二胺盐共聚制得PA6‑56共聚材料，此种材料不仅具有PA6高强度、耐磨、耐酸碱的优势，而且其吸湿性、可染性更佳，因而给纺织品带来更佳的穿着舒适性与更丰富的色彩。

Description

一种PA6-56共聚材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种PA6-56共聚材料及其制备方法。
背景技术
PA6是由一种己内酰胺开环聚合形成的一种重要的高分子聚合物，具有优良的强度、耐磨性、耐酸碱、可染性和吸湿性，因而广泛应用于纺织服装、工程塑料和包装膜等领域。申请号为CN201610641369.X的中国专利公开了一种兼具抗菌和吸湿排汗功能的聚酰胺6纤维，包括重量比为2～10∶90～98的氧化亚铜抗菌母粒和聚酰胺6切片，经混合、熔融、挤出后通过异形截面喷丝板纺丝制备而成。该发明还提供上述聚酰胺6纤维的制备方法。该发明的有益效果在于：通过氧化亚铜抗菌母粒对聚酰胺6纤维改性，氧化亚铜抗菌母粒和聚酰胺6切片共混后用异形截面喷丝板纺丝，制得的聚酰胺6纤维同时具备抗菌和吸湿排汗功能，该聚酰胺6纤维对白色念珠菌抗菌率达95％以上，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌率达99％以上，用该纤维织成的面料能够快速吸湿导湿，且具有持久高效的抗菌性能。
PA56是一种新型的聚合物，由己二酸与1.5-戊二胺反应生成己二酸戊二胺盐后再聚合而成。申请号为CN201510087957.9的中国专利公开了一种消光聚酰胺56纤维的制造方法，包含提供多个聚酰胺56全光树脂颗粒、进行粘度调整步骤、水分调整步骤与纺丝步骤。
相对于PA6而言，PA56具有更好的回弹性、吸湿性和可染性，但其耐磨性和耐酸碱性稍差。因此有必要开发出一种新型的聚酰胺材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PA6-56共聚材料及其制备方法，本发明以PA6单体己内酰胺为主与PA56单体己二酸戊二胺盐共聚制得PA6-56共聚材料，此种材料不仅具有PA6高强度、耐磨、耐酸碱的优势，而且其吸湿性、可染性更佳，因而给纺织品带来更佳的穿着舒适性与更丰富的色彩。
本发明的具体技术方案为：一种PA6-56共聚材料，包括液体己内酰胺和己二酸戊二胺盐水溶液共混聚合而成；所述液体己内酰胺与己二酸戊二胺盐的摩尔比为7:3至9:1。
在共聚反应过程中，包括3个部分：（1）己内酰胺在水的作用下开环缩聚生成聚合物PA6；（2）己内酰胺与己二酸戊二胺盐缩聚生成共聚物PA6-56；（3）PA6与PA6-56因大分子末端的氨基和羧基的存在，也可能进一步缩合形成交联聚合物。
此材料除主要成分PA6外，还含有共聚物PA6-56以及PA6与PA6-56的交联物。相对于单一PA6大分子而言，共聚物仍以PA6为主，但大分子极性酰胺健相对增多，所以不仅保持了PA6高强度、耐磨、耐酸碱的优势，而且也兼具了PA56的一些特性，平衡吸水率升高、因而吸湿性和可染性得到改善，其平衡吸湿率一般随着共聚单体中己二酸戊二胺盐比例地增加而增高，一般高于PA6的平衡吸水率4.8%，给纺织品带来更佳的穿着舒适性与更丰富的色彩。
与直接将PA6和PA56共熔混合制得的复合材料相比，本发明方法制得的PA6-56共聚材料是单体在聚合阶段中就充分混合，混合程度更高；且两种不同的单体间发生聚合反应，形成了更为牢固的化学键结合，所制得的共聚材料性能的均一、稳定。
作为优选，所述己二酸戊二胺盐水溶液的浓度为75-85wt%。
在本发明中，需要严格控制液体己内酰胺与己二酸戊二胺盐的摩尔比以及己二酸戊二胺盐溶液的浓度。
作为优选，反应原料还包括分子量调节剂、消光剂、抗老剂和抗氧剂中的一种或多种。
作为优选，所述分子量调节剂选自己二酸、对苯二甲酸和乙二酸；分子量调节剂的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-0.4%。
作为优选，所述消光剂为二氧化钛，二氧化钛的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-0.4%或1.4-1.6%。
作为优选，所述二氧化钛的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.3%、1.5%或1.6%。
作为优选，所述抗老剂和抗氧剂选自N,N’-双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）-1，3-苯二甲酰胺、N,N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基丙酰胺；抗老剂或抗氧剂的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-1%。
一种PA6-56共聚材料的制备方法，包括如下步骤：
将液体己内酰胺、己二酸戊二胺盐的水溶液以及其他反应原料按比例混合，在惰性气体保护条件下，在反应器中搅拌，于150-300℃进行缩聚反应，得到PA6-56共聚材料。
作为优选，反应温度为220-280℃；所述惰性气体为氮气；反应1-2h后开启真空泵抽除反应物中逸出的多余的水蒸汽，保持反应器体系压力恒定为-0.1MPa-0.1MPa，再持续反应10-12h。
在本发明中，需要严格控制各阶段温度、压力以及反应时间。
作为优选，在缩聚反应后，将PA6-56共聚材料进一步经切粒、热水萃取和干燥后制得PA6-56切片。、
制成切片后，可进一步用于纺丝、吹塑或拉膜。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、本发明以PA6单体己内酰胺为主与PA56单体己二酸戊二胺盐共聚制得PA6-56共聚材料，此种材料不仅具有PA6高强度、耐磨、耐酸碱的优势，而且其吸湿性、可染性更佳，因而给纺织品带来更佳的穿着舒适性与更丰富的色彩。
2、与直接将PA6和PA56共熔混合制得的复合材料相比，本发明方法制得的PA6-56共聚材料在聚合过程中就充分共混，共混程度更高，分散性好，有利于共聚材料性能的均一、稳定；此外，本发明中，两种材料之间形成了更为牢固的化学键结合，使得材料的性能更佳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：
液体己内酰胺与质量分数为80%己二酸戊二胺盐的水溶液混合，己内酰胺与己二酸戊二胺盐的摩尔比为9：1，在240-250℃、氮气保护的条件下于反应器中不断搅拌，反应1小时后开启真空泵抽除反应物中逸出的多余的水蒸汽，保持反应器体系压力恒定为微负压或常压，一般以-0.1MPa-0.1MPa为宜，持续反应10个小时后，得到PA6-56共聚物。经检测其相对粘度为2.37，平衡吸湿率5.1%。
实施例2：
将液体己内酰胺与质量分数为80%己二酸戊二胺盐的水溶液在密闭的反应器中混合，其摩尔比为8：2，在245-260℃、氮气保护的条件下于密闭反应器中不断搅拌，反应2小时后开启真空泵将反应器中水蒸汽抽除，反应器内保持-0.1MPa-0.1MPa的压力，反应12小时后得到PA6-56共聚物，将此共聚物经挤出冷却、切粒、热水萃取和热氮气干燥后，得到PA6-56共聚物切片，此共聚物相对粘度为2.4-2.7，平衡吸湿率5.3%。
实施例3：
将液体己内酰胺与质量分数为80%己二酸戊二胺盐的水溶液在密闭的反应器中混合，其摩尔比为8：2，同时加入点己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量比为0.3%的对苯二甲酸、在245-260℃、氮气保护的条件下于密闭反应器中不断搅拌，反应2小时后开启真空泵将反应器中水蒸汽抽除，反应器内保持-0.1MPa-0.1MPa的压力，反应12小时后得到PA6-56共聚物，将此共聚物经挤出冷却、切粒、热水萃取和热氮气干燥后，得到PA6-56共聚物切片，此共聚物相对粘度为2.4-2.7，平衡吸湿率5.3%。
实施例4：
将液体己内酰胺与质量分数为80%己二酸戊二胺盐的水溶液在密闭的反应器中混合，其摩尔比为7：3，同时分别加入占己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量比为0.3%的对苯二甲酸、1.5%二氧化钛、在240-260℃、氮气保护的条件下于密闭反应器中不断搅拌，反应2小时后开启真空泵将反应器中水蒸汽抽除，反应器内保持-0.1MPa-0.1MPa的压力，反应10-12小时后得到PA6-56共聚物，将此共聚物经挤出冷却、切粒、热水萃取和热氮气干燥后，得到PA6-56共聚物切片，此共聚物相对粘度为2.4-2.5，平衡吸水率为5.45%。
实施例5：
将液体己内酰胺与质量分数为80%己二酸戊二胺盐的水溶液在密闭的反应器中混合，其摩尔比为8：2，同时分别加入占己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量比为0.3%的对苯二甲酸、0.3%的抗氧剂N,N’-双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）-1，3-苯二甲酰胺、在240-260℃、氮气保护的条件下于密闭反应器中不断搅拌，反应3小时后开启真空泵将反应器中水蒸汽抽除，反应器内保持-0.1MPa-0.1MPa的压力，反应10-12小时后得到PA6-56共聚物，将此共聚物经挤出冷却、切粒、热水萃取和热氮气干燥后，得到PA6-56共聚物切片，此共聚物经检测相对粘度为2.4-2.7，平衡吸水率为5.23-5.45%。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种PA6-56共聚材料，其特征在于：包括液体己内酰胺和己二酸戊二胺盐水溶液共混聚合而成；所述液体己内酰胺与己二酸戊二胺盐的摩尔比为7:3至9:1。
2.如权利要求1所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，所述己二酸戊二胺盐水溶液的浓度为75-85wt%。
3.如权利要求1所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，反应原料还包括分子量调节剂、消光剂、抗老剂和抗氧剂中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，所述分子量调节剂选自己二酸、对苯二甲酸和乙二酸；分子量调节剂的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-0.4%。
5.如权利要求3所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，所述消光剂为二氧化钛，二氧化钛的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-0.4%或1.4-1.6%。
6.如权利要求5所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，所述二氧化钛的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.3%、1.5%或1.6%。
7.如权利要求3所述的一种PA6-56共聚材料，其特征在于，所述抗老剂和抗氧剂选自N,N’-双（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基）-1，3-苯二甲酰胺、N,N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基丙酰胺；抗老剂或抗氧剂的添加量为己内酰胺和己二酸戊二胺盐总质量的0.2-1%。
8.一种如权利要求1-7之一所述的PA6-56共聚材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将液体己内酰胺、己二酸戊二胺盐的水溶液以及其他反应原料按比例混合，在惰性气体保护条件下，在反应器中搅拌，于150-300℃进行缩聚反应，得到PA6-56共聚材料。
9.如权利要求8所述的一种PA6-56共聚材料的制备方法，其特征在于，反应温度为220-280℃；所述惰性气体为氮气；反应1-2h后开启真空泵抽除反应物中逸出的多余的水蒸汽，保持反应器体系压力恒定为-0.1MPa-0.1MPa，再持续反应10-12h。
10.如权利要求8所述的一种PA6-56共聚材料的制备方法，其特征在于，在缩聚反应后，将PA6-56共聚材料进一步经切粒、热水萃取和干燥后制得PA6-56切片。
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