CN108727585A - 聚酰胺及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供一种聚酰胺，包括下列重复单元：‑[A]p‑、‑[B]q‑及‑[C]r‑，其中A、B、C是分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；
Description
【技术领域】
本发明涉及聚酰胺及其制备方法。
【背景技术】
尼龙(Nylon)6是由己内酰胺(caprolactam,CPL)聚合而成的聚酰胺，其在柔韧性、弹力回复性、耐碱性、耐磨性及抗紫外线等方面有极佳表现。由于尼龙6具有上述良好的特性，全球尼龙6所织造的尼龙纺织品广泛应用于服装、地毯等产业上。
然而，由于聚合后的尼龙6中含环状等低分子量化合物的副产物太多，需消耗大量热水进行萃取，导致萃取物内副产物的分离成本高且尼龙6的产率降低等问题。
为了解决上述问题，目前已知的现有技术是将己二胺(Hexamethylenediamine,HMDA)与纯对苯二甲酸(pure terephthalic acid,PTA)加入尼龙6中，即进行”HMDA+PTA+CPL”的共聚合反应，以降低热水可萃取率。
然而，由上述技术所制造的聚酰胺具有熔点大幅下降的问题，这会导致机械物性降低并限制产品的开发范围与应用领域。再者，在上述技术中，由于芳香系PTA与脂肪系尼龙的互溶性低及两者末端官能基间的反应活性差异大，使得PTA反应不完全，导致聚酰胺产物容易产生低聚物而造成物性不稳定且变异性增加。此外，上述技术需使用己二胺(HMDA)作为共聚单体，由于己二胺(HMDA)的沸点低容易馏出，造成产物的分子量上升受限，且己二胺的生产存在环境污染的问题，限制了后续相关技术与应用的开发。
因此，目前亟需一种新的聚酰胺，使其在降低热水可萃取率的同时，能够克服产物熔点下降、产生低聚物及分子量上升受限等问题。
【发明内容】
本发明的实施方式提供一种聚酰胺，包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，其中A、B、C为分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；
其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。
本发明的实施方式另提供一种聚酰胺的制备方法，包括：将单体A1与单体B1进行反应以得到盐类；将单体C1进行开环反应之后，加入该盐类，并进行熔融聚合反应，以得到该聚酰胺；
其中，该聚酰胺包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，A、B、C为分别衍生自单体A1、B1、C1的重复单元；其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。
【具体实施方式】
本发明的实施方式使用低碳数的二胺先与PTA反应以形成低碳数的芳香二胺，由于上述芳香二胺相较于己二胺(HMDA)具有高熔点，故可避免聚酰胺产物的分子量上升受限。此外，本发明实施方式的聚酰胺可维持高熔点，从而解决尼龙6在共聚合反应后熔点大幅下降的问题。
在本发明的制备方法中，首先将碳数为2-5的二胺与纯对苯二甲酸(PTA)进行反应以得到芳香二胺单体A1。在一实施方式中，如下式(1)所示，芳香二胺单体A1为二氨基乙基对苯二甲酰胺(Bisaminoethylterephthalamide,BATM)，其由乙二胺(Ethylene diamine,EDA)与纯对苯二甲酸(PTA)反应所制成，应注意的是，式(1)所使用的化合物仅为示例，但本发明并不以此为限。
值得注意的是，相较于现有技术中直接使用低沸点的己二胺(HMDA)作为反应物，在本发明的制备方法中先将低碳数的二胺与PTA反应以形成芳香二胺，由于芳香二胺具有高熔点，故可避免反应物因沸点低于聚合反应的温度而容易馏出，从而导致聚酰胺产物的分子量上升受限。再者，由于上述芳香二胺与脂肪系尼龙的互溶性较高，且两者末端官能基间的反应活性差异较小，故可避免低聚物的产生，进而增加产物的稳定性并降低变异性。此外，相较于尼龙6，上述芳香二胺的加入可抑制环状副产物的产生，且可降低热水可萃取率而增加聚酰胺的产率。
接着，将碳数为2-6的内酰胺(Lactam)开环后与纯对苯二甲酸(PTA)进行反应以得到芳香二酸单体B1。在一实施方式中，如下式(2)所示，芳香二酸单体B1为双羧基戊基对苯二甲酰胺(Biscarboxylpentylterephthalamide,BCTM)，其由己内酰胺(CPL)开环后与纯对苯二甲酸(PTA)反应所制成，应注意的是，式(2)所使用的化合物仅为示例，但本发明并不以此为限。
再者，藉由将上述芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1进行反应以得到酰胺衍生物。在一些实施方式中，芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比为0.9至1.1，例如：芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比为1。若芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比小于0.9，则会导致产物的胺价低于酸价，使得分子量上升受限。若芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比大于1.1，则会导致产物的胺价高于酸价，也会使得分子量上升受限。
再者，在氮气环境及约95-120℃/1.0-2.1大气压(atm)(例如：约100℃/2atm)的条件下，将己内酰胺(CPL)单体C1与水进行开环反应。接着，加入上述酰胺衍生物，并在约180-240℃(例如：约210-240℃)的温度下进行熔融聚合反应。在一些实施方式中，以芳香二胺单体A1、芳香二酸单体B1及己内酰胺(CPL)单体C1的总摩尔数为基准，己内酰胺(CPL)单体C1可为10-99mol％，例如：己内酰胺(CPL)单体C1可为60-99mol％。若己内酰胺(CPL)单体C1的含量比例小于10mol％，则会导致产物熔点太高，聚合物在反应器内快速结块，搅拌及下料困难；若己内酰胺(CPL)单体C1的含量比例大于99mol％，则会导致产物物性与尼龙6的差异小，失去改性的目的。
最后，将反应温度控制在约250-260℃(例如：约255℃)并反应约4-7小时(例如：反应约6小时)，以得到聚酰胺。
根据上述制备方法所得的聚酰胺包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，其中A、B、C为分别衍生自单体A1、B1、C1的重复单元；
在一些实施方式中，单体A1为芳香二胺，且m为2-5的整数；单体B1为芳香二酸，且n为2-6的整数；单体C1为己内酰胺(CPL)。p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，在一些实施方式中，以p、q及r的总摩尔数为基准，r可为10-99mol％，例如：r可为60-90mol％，且p与q的摩尔比可为0.9至1.1，例如：p与q的摩尔比可为1.0。
在一些实施方式中，聚酰胺可为无规共聚物(random copolymer)；在另一些实施方式中，聚酰胺可为交替共聚物(alternating copolymer)，例如，该交替共聚物的排列顺序可为-[A]-[B]-[C]-。
在一些实施方式中，聚酰胺的分子量以相对粘度(relative viscosity,RV)表示，聚酰胺的相对粘度(RV)可为2.0-3.5，例如：2.40-2.65。应注意的是，聚酰胺的相对粘度可视需要调整，并不限于此范围。
在一些实施方式中，聚酰胺的熔点(Tm)可为150℃-310℃，例如：180-310℃。若聚酰胺的熔点小于150℃，则会导致机械物性降低，并限制产品的开发范围与应用领域。值得注意的是，本发明实施方式所制成的聚酰胺可具有高熔点，因此可以解决尼龙6共聚合反应之后熔点大幅下降的问题。
在本发明一些实施方式中，所制成的聚酰胺的热水可萃取量较一般尼龙6低，这显示可提高产物的收率、降低成本、降低能耗、增加产物加工过程的稳定性并降低其变异性。
【实施例】
以下提供本发明的聚酰胺的制备例，并列举各实施例及比较例来说明其特性。
在以下实施例及比较例中，以示差扫描热量计(differential scanningcalorimeter)测量共聚物的熔融温度(Tm)(最高峰值)及玻璃转化温度(Tg)。共聚物的相对粘度(RV)的分析条件为：取0.50g的尼龙共聚物放置于分析玻璃瓶内，加入浓硫酸(浓度为96.0wt％)配置成为50ml的溶液，然后于25℃条件下，进行相对粘度(RV)的分析。
关于以下实施例的聚合反应后PTA的含量(mol％)的测量及分析方法，由于在脂肪系区域的1H NMR吸收峰重迭率高，为了降低计算的误差，故将光谱分为所有芳香系及所有脂肪系两部分吸收峰区域来计算。此外，在共聚物反应后，以与一般尼龙6聚合后的热水萃取相同的方法，得到萃取后的共聚物。此共聚物干燥后，以核磁共振光谱(1H NMR)分析及计算共聚物中PTA的含量(mol％)。
在以下实施例及比较例中，以核磁共振光谱(1H NMR)及红外线光谱仪分析进行聚合反应时的馏出物与聚合后产物的热水萃取液内的化学成分，发现此热水萃取液内都为CPL或低分子量尼龙6的成分，没有芳香系及乙二胺(EDA)或乙二胺衍生物的成分。此显示加入的芳香系及乙二胺成分没有被萃取出来，
故可将核磁共振光谱(1H NMR)中脂肪系吸收峰(低于5.0ppm)的脂肪系的氢相对摩尔数减去乙二胺(EDA)的氢相对摩尔数后，余下的脂肪系的氢相对摩尔数都为CPL(尼龙6的重复单元)所贡献。因此，如式(1)所示，乙二胺(EDA)的摩尔数(mol％)即等于2倍的BATM的摩尔含量。再者，芳香系的1HNMR吸收峰为BCTM(如式(2)所示)与BATM(如式(1)所示)的摩尔数总和(加入量为1:1摩尔数比)；芳香系的1H NMR吸收峰(约8.5ppm)除以4即为芳香系PTA的摩尔数(相对摩尔数)；脂肪系的1H NMR吸收峰(约1.8-4.2ppm)除以2后即为所有脂肪系的碳摩尔数(相对摩尔数)。此所有脂肪系的碳摩尔数接着再减去乙二胺(EDA)的碳摩尔数后(乙二胺的摩尔数为2倍的BATM摩尔数)，余下的脂肪系的碳摩尔数都为CPL(尼龙6重复单元，每摩尔数CPL含有5摩尔数的CH2)的碳摩尔数(相对摩尔数)，因此，上述碳摩尔数再除以5，即得到CPL(尼龙6的重复单元)的摩尔数含量(相对摩尔数)。综上所述，如表1所示，关于聚合反应后PTA的摩尔百分比含量(mol％)的分析方法为：“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+乙二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量(mol％)。
关于比较例的聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法与上述相同，差别仅在于将上述的乙二胺(EDA)改为己二胺(HMDA)。其中，芳香系PTA的摩尔数(相对摩尔数)与脂肪系HMDA的摩尔数(相对摩尔数)相同，每摩尔数的己二胺(HMDA)含有6摩尔数的CH2。
在下文的实施例中，为“BATM+BCTM+CPL”，BATM由“EDA+PTA”所组成，故EDA摩尔数＝2倍PTA摩尔数，而BCTM由“CPL+PTA”所组成，故BCTM中CPL摩尔数＝2倍PTA摩尔数。而BATM:BCTM＝1:1，故所有共聚合反应后，EDA摩尔数＝PTA摩尔数。
而在比较实施例中，则为“PTA+HMDA+CPL”，为了与实施例有相对应的比较，故加入量，HMDA摩尔数＝PTA摩尔数。
如此就可以使各自的共聚合物内所含的组成，实施例的PTA(芳香系)摩尔数＝相对应比较实施例的PTA(芳香系)摩尔数，实施例的EDA摩尔数＝相对应比较实施例的HMDA摩尔数。
此外，芳香系碳1H NMR吸收峰与脂肪系的计算基础不同，芳香系的每个碳只与1个氢结合，而脂肪系的每个碳则与2个氢结合。每摩尔数芳香系PTA含有NMR显示的4个碳摩尔数，故芳香系的1H NMR吸收峰(约8.5ppm)除以1即为芳香系PTA的碳摩尔数，芳香系的1H NMR吸收峰(约8.5ppm)除以4即为芳香系PTA的摩尔数。同时，脂肪系的每个碳则与2个氢结合，故脂肪系的1H NMR吸收峰除以2即为脂肪系的碳摩尔数。所以CPL“碳摩尔数”为CPL的“摩尔数”的5倍，芳香系PTA“碳摩尔数”为芳香系PTA的“摩尔数”的4倍。因为每个CPL含有5个NMR显示的碳数目(碳摩尔数)，故CPL的碳数目含量/5＝CPL的含量。同理，因为每个EDA含有2个NMR显示的碳数目，故EDA的碳数目含量/2＝EDA的摩尔数含量。
【制备例1】BATM的制备方法
将6克(0.1摩尔)乙二胺(EDA)置于50毫升反应瓶，加入2.54克(0.01摩尔)对苯二甲酸双羟乙酯(Bis 2-Hydroxyethyl Terephthalate,BHET)之后，再加入0.06克醋酸钠(反应物的0.7％)，均匀混合后在氮气下开始搅拌。接着，升温至110℃后反应24小时，其中反应1小时便有白色固体产生；将反应瓶冷却至室温后进行过滤，并将白色固体用水及甲醇清洗，在80℃进行真空干燥后，即得到BATM。对化合物1进行核磁共振(Nuclear MagneticResonance、NMR)光谱分析，结果如下：1H NMR(D2SO4，ppm)＝8.5(4H、s)；4.4-4.3(4H、m)；4.0(4H、m)。IR(cm-1):3308(NH)；3300-2930(宽带,OH)；2900；1640-1650(酰胺)；1570-800。
【制备例2】BCTM的制备方法
BCTM由纯对苯二甲酸(PTA)与己内酰胺(CPL)反应所制成，其制备方法可依照US2015/0344414所述的步骤进行。以示差扫描热量计(differential scanningcalorimeter)测量BCTM，得知其熔融温度(Tm)为204℃(最高峰值)；以及利用核磁共振光谱及红外光谱分析BCTM，所得的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm)：8.53(4H,苯基-1,4-),4.26(4H,芳香基-CON-CH2-,ACA),3.52(4H,脂肪基-CH2-CO2-,ACA),1.88-2.37(12H,脂肪基,ACA)。IR(cm-1)：3308(NH)；3300-2930(宽带，OH)；2858；1725(CO2H的羰基)；1640(酰胺)；1570-1350；1300-800。
【制备例3】BATM-BCTM盐类的合成反应
在1升3颈反应瓶内加入39.2g(0.1摩尔)BCTM与25g(0.1摩尔)BATM，接着加入纯水500ml并升温至90度后反应至隔夜。隔日降温后将反应液进行过滤，其中将滤液干燥除水后所得固体即为BATM-BCTM盐类。测量BATM-BCTM盐类的核磁共振(Nuclear MagneticResonance、NMR)光谱，结果如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.51(8H，苯环)；3.3(8H，芳香族酰胺旁衔接CH2)；2.8(脂肪族酰胺旁的CH2)；2.1(羰基旁的CH2)；1.4～1.2ppm(脂肪链上的CH2)。
【实施例1】BATM-BCTM盐类(5mol％)与CPL的共聚合反应(PTA含量＝4.76mol％)。
首先，在氮气环境及100℃/2atm的条件下，将20.4g(0.18摩尔)己内酰胺(CPL)与水(20％)进行开环反应，得到CPL开环水解的产物氨基己酸(Aminocaproic acid,ACA)。接着，加入BATM-BCTM盐类3.2g(0.005摩尔)，依照计算后的PTA含量＝4.76mol％。在210～220℃下进行熔融聚合反应。将反应控制在250～260℃并反应6小时，以得到聚酰胺(PA-6/2T)。将聚酰胺进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)为2.43，而其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.46(芳香族，BCTM及BATM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.0236，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+乙二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为5.4mol％。
【实施例2】BATM-BCTM盐类(10mol％)与CPL的共聚合反应(PTA含量＝9.17mol％)。
首先，在氮气环境及100℃/2atm的条件下，将15.56g(0.1375摩尔)己内酰胺(CPL)与水(20％)进行开环反应，得到CPL开环水解的产物氨基己酸(ACA)。接着，加入BATM-BCTM盐类5.58g(0.0087摩尔)，依照计算后PTA含量＝9.17mol％。在210～220℃下进行熔融聚合反应。将反应控制在250～260℃并反应6小时，以得到聚酰胺(PA-6/2T)。将聚酰胺进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)为2.44，而其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.46(芳香基,BCTM及BATM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13CNMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.0516，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+乙二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为10.7mol％。
【实施例3】BATM-BCTM盐类(16mol％)与CPL的共聚合反应(PTA含量＝13.8mol％)。
首先，在氮气环境及100℃/2atm的条件下，将19.24g(0.17摩尔)己内酰胺(CPL)与水(20％)进行开环反应，得到CPL开环水解的产物氨基己酸(ACA)。接着，加入BATM-BCTM盐类12.84g(0.02摩尔)，依照计算后PTA含量＝13.8mol％。在210～220℃下进行熔融聚合反应。将反应控制在250～260℃并反应6小时，以得到聚酰胺(PA-6/2T)。将聚酰胺进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)为2.46，而其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,:8.46(芳香基,BCTM及BATM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.0721，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+乙二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为14.0mol％。
【实施例4】BATM-BCTM盐类(33.3mol％)的聚合反应(PTA含量＝33.3mol％)。
首先，在氮气环境及100℃/2atm的条件下，加入BATM-BCTM盐类19.26g(0.03摩尔)，依照计算后的PTA含量＝33.3mol％。并在210～220℃下进行熔融聚合反应。接着，将反应控制在250～260℃并反应6小时，以得到聚酰胺(PA-6/2T)。将聚酰胺进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)为2.61，其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,:8.46(芳香基,BCTM及BATM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.2925，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+己二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为33.7mol％。
【比较例1】己内酰胺(CPL)的含量为100mol％的对照实验
比较例1的反应条件基本上与实施例2相同，差别在于比较例1仅以单体己内酰胺(CPL)进行熔融聚合反应，其结果如下表1所示。将聚酰胺(尼龙6)进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)＝2.40，其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):4.00-4.12(脂肪基-CON-CH2-),3.18-3.22(脂肪基-CH2-CON-),1.87-2.38(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):171(酰胺),43,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1650(宽带，酰胺)；1570-1350；1300。
【比较例2】PTA的含量为9.0mol％
比较例2的反应条件基本上与实施例2相同，差别在于比较例2所加入的共单体，“己内酰胺(CPL)(82mol％)、己二胺(HMDA)(9.0mol％)及纯对苯二甲酸(PTA)(9.0mol％)”，故PTA的含量以9.0mol％表示，其结果如下表1所示。将聚酰胺(PA-6/6T)进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)为2.43，其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.46(芳香基,BCTM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.0468，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+己二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为10.7mol％。
【比较例3】PTA的含量为13.8mol％
比较例3的反应条件基本上与实施例3相同，差别在于比较例3所加入的共单体，己内酰胺(CPL)(72.4mol％)、己二胺(HMDA)(13.8mol％)及纯对苯二甲酸(PTA)(13.8mol％)，故PTA的含量以13.8mol％表示，其结果如下表1所示。将聚酰胺(PA-6/6T)进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)＝2.39，其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.46(芳香基,BCTM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.0645，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+己二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为14.3mol％。
【比较例4】PTA的含量为33.3mol％
比较例4的反应条件基本上与实施例4相同，差别在于比较例4所加入的共单体，己内酰胺(CPL)(33.4mol％)、己二胺(HMDA)(33.3mol％)及纯对苯二甲酸(PTA)(33.3mol％)，故PTA的含量以33.3mol％来表示，其结果如下表1所示。将聚酰胺(PA-6/6T)进行干燥并分析，得其相对粘度(RV)＝2.60，其熔点、热水可萃取率及是否含有低聚物等的结果如下表1所示。聚酰胺的光谱信息如下：1H NMR(D2SO4,ppm):8.46(芳香基,BCTM的芳香系成分),4.10-4.26(芳香基-CON-CH2-),4.00-4.10(脂肪基-CON-CH2-),3.19-3.21(脂肪基-CH2-CON-),1.85-2.37(脂肪基)。13C NMR(D2SO4,ppm):176以及171(酰胺),130(芳香基),43-44,35,23-27。IR(cm-1):3307(NH)；2930；2858；1630(宽带，酰胺)；1570-1350；1300-800(芳香基)。此外，根据1H NMR光谱计算，芳香系的氢相对摩尔数/脂肪系的氢相对摩尔数＝0.18530，依照前述关于聚合反应后PTA的含量的测量及分析方法计算后，得到“芳香系的相对摩尔数含量”/“芳香系的相对摩尔数含量+己二胺的相对摩尔数含量+CPL(尼龙6的重复单元)的相对摩尔数含量”＝聚合反应后聚合物内PTA的摩尔百分比含量为33.8mol％。
表1中的文献报告值1-4的数据取自“Nylon Plastics Handbook”,p.373,Editedby Melvin I.Kohan,Hanser Publishers,Munich Vienna New York 1995。
由表1可得知，在聚酰胺产物为相同摩尔百分比的条件下(例如：聚酰胺产物皆为约10mol％的实施例2、比较例2及文献报告值2；聚酰胺产物皆为约14mol％的实施例3、比较例3及文献报告值3；聚酰胺产物皆为约33mol％的实施例4、比较例4及文献报告值4)，相较于比较例及文献报告值，实施例的聚酰胺皆具有较高的熔点，且与比较例1的尼龙6相比，实施例的聚酰胺的熔点下降的幅度亦较少。亦即，本发明实施例所得的聚酰胺可具有高熔点，以解决尼龙6共聚合反应后熔点大幅下降的问题。
再者，在聚酰胺产物为相同摩尔百分比的条件下，相较于比较例及文献报告值，实施例的聚合反应后PTA的含量所增加的摩尔百分比较少。这是因为本发明实施例所使用的BATM衍生物的熔点较高，使得EDA在进行聚合反应时较不易馏出，且PTA较不易从衍生物中分离，从而可避免聚酰胺产物的分子量上升受限。
此外，在聚酰胺产物为相同摩尔数的条件下，相较于比较例及文献报告值，实施例皆具有较低的热水可萃取率，且皆无低聚物的产生。这是因为本发明的实施例所使用的BATM衍生物与脂肪系尼龙的互溶性较高，且两者末端官能基间的反应活性差异较小，故可避免低聚物的产生，进而增加产物的稳定性并降低变异性。
Claims (17)
1.一种聚酰胺，包括下列重复单元：
-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-
其中A、B、C是分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；
其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；
p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。
2.如权利要求1所述的聚酰胺，其中r为60-99mol％。
3.如权利要求1所述的聚酰胺，其中A1为
4.如权利要求1所述的聚酰胺，其中B1为
5.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺为无规共聚物(random copolymer)。
6.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺为交替共聚物(alternatingcopolymer)。
7.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺的熔点(Tm)为150℃-310℃。
8.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺的相对粘度(RV)为2.0-3.5。
9.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺具有较尼龙6更低的热水可萃取量。
10.一种聚酰胺的制备方法，包括：
将单体A1与单体B1进行反应以得到盐类；
将单体C1进行开环反应之后，加入该盐类，并进行熔融聚合反应，以得到该聚酰胺；
其中，该聚酰胺包括下列重复单元：
-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-
A、B、C是分别衍生自单体A1、B1、C1的重复单元；
其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；
p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。
11.如权利要求10所述的聚酰胺的制备方法，其中r为60-99mol％。
12.如权利要求10所述的聚酰胺的制备方法，其中该熔融聚合反应在180-240℃的温度下进行。
13.如权利要求10所述的聚酰胺的制备方法，其中在该熔融聚合反应之后，还包括：将反应温度控制在250-260℃，并反应4-7小时。
14.如权利要求10所述的聚酰胺的制备方法，其中单体A1为
15.如权利要求14所述的聚酰胺的制备方法，其中单体A1由纯对苯二甲酸(PTA)与乙二胺(EDA)反应所制成。
16.如权利要求10所述的聚酰胺的制备方法，其中单体B1为
17.如权利要求16所述的聚酰胺的制备方法，其中单体B1由纯对苯二甲酸(PTA)与己内酰胺(CPL)反应所制成。
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