CN110156985B - 一种高流动无规共聚半芳香尼龙及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半芳香尼龙,按摩尔百分比算,包括以下组分:二元酸34.5%‑50%;二元胺36.5%‑52.5%;芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺2.5%‑15.5%;所述二元酸和二元胺不同时含有苯环,也不同时为脂肪族二元酸和脂肪族二元胺。本发明引入芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺作为改性剂,提高了流动性,并保持其较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,尤其涉及一种半芳香尼龙。
背景技术
尼龙是二元酸和二元胺加上封端剂和其它助剂一起进行缩聚反应而形成的高分子,其具有非常优异的性能,如机械性能非常优异、耐热、耐溶剂性能、自润滑等。半芳香尼龙指的是将苯环引入到尼龙分子链中的一类尼龙,使之由脂肪族二元胺和芳香族二元酸或者芳香族二元胺和脂肪族二元酸通过缩聚形成的尼龙高分子。因为分子链中加入了苯环,使其较普通尼龙具有更高的耐热温度,更优异的机械性能,更低的吸水率、更低的尺寸稳定性能等。半芳香尼龙虽然性能很优异,但是因为分子链中的苯环作用,当分子量较高时,加工时的熔体粘度较大,流动性较差,所以在加工薄壁制品或者大件制品时,往往会出现注塑不满,表面有凹坑等现象。再者,半芳香尼龙制品在应用时往往会添加其他功能性改性料来优化其某些方面的性能或者降低成本。熔体粘度太高,流动性太差会导致改性料在半芳香尼龙基体中分散不均,或者很难加大改性料的添加量。
针对半芳香尼龙熔体粘度偏高的问题,中国专利CN102276980通过添加高流动性的液晶聚合物(LCP)来提高半芳香尼龙树脂整体的流动性,这可能会引起半芳香尼龙和LCP间的相容性问题,如产生料花,流动性的增加与其它性能的保持很难达到理想的效果。CN103342811通过添加半芳香尼龙低聚物来改善同品种产品的流动性,这样可以在一定程度上降低体系的整体粘度而使性能也没有太大变化,两种物质间的相容性也不会有问题,但是加入了低分子量的物质,会影响材料的长期使用性能。CN104497305通过在聚合的时候添加多胺,使多胺进入到分子链来改善整个树脂的流动性,但是支化会影响树脂的结晶,使强度下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种流动性高的半芳香尼龙。
本发明是根据以下方案实现的。
一种半芳香尼龙,其特征在于,按摩尔百分比算,包括以下组分:
二元酸 34.5%-50%;
二元胺 36.5%-52.5%;
芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺 2.5%-15.5%。
所述二元酸和二元胺不同时含有苯环,也不同时为脂肪族二元酸和脂肪族二元胺。
所述二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、含4-12个碳原子的脂肪族二元酸中的一种。
所述二元胺选自对苯二元胺、间苯二元胺、含4-14个碳原子的脂肪族二元胺中的一种。
本发明所述芳香族二苯醚二甲酸的来源均为自制,其制备方法为:
(1)腈化物的合成
将芳香族二酚,碱式碳酸盐,对氯苯腈、N-甲基吡咯烷酮、分水剂加入反应装置中,升温至130-160℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-200℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,得到芳香族二苯醚二甲腈;
(2)酸化物的合成
将芳香族二苯醚二甲腈、碱、醇溶剂加入反应装置,升温100-150℃,至回流,待反应结束后,用无机酸进行酸化,待溶液为pH=2-3后,过滤,水洗至中性,干燥得产物。
所述芳香族二苯醚二甲酸具有以下结构其中R1选自 杂环芳香基团、多环芳香基团中的一种;所述的杂环基团是指构成环的原子除碳原子外,还至少含有一个杂原子的芳香基团,多环基团是指两个或两个以上苯环以稠环形式相连的芳香基团。
本发明所述芳香族二醚二胺的来源均为自制,其制备方法如下:
合成方法一:
在室温氮气保护下,将芳香族二酚,碱式碳酸盐,硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂加入反应装置中,升温至120-140℃,回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得芳香族二苯醚二硝基。
在反应釜中加入芳香族二苯醚二硝基、催化剂和醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得芳香族二苯醚二胺。
合成方法二:
在室温氮气保护下,向反应釜加入4,4-二氯二苯砜、碱式碳酸盐、氨基苯酚、环丁砜溶剂、分水剂,升温至135-154℃回流分水,分水完毕后搅拌升温至170-190℃,继续反应3-5小时左右反应结束,产物出料过滤,水洗固体物,进行干燥,得到芳香族二醚二胺。
所述芳香族二苯醚二胺具有以下结构其中R2选自 杂环芳香基团、多环芳香基团中的一种;所述的杂环基团是指构成环的原子除碳原子外,还至少含有一个杂原子的芳香基团,多环基团是指两个或两个以上苯环以稠环形式相连的芳香基团。
所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔数之和与二元胺的摩尔比为1:1-1:1.1;优选的,其摩尔比为1:1.01-1:1.06;更优选的,其摩尔比为1:1.01-1:1.03。所述二元酸与二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔数之和的摩尔比为1:1-1:1.1;优选的,其摩尔比为1:1.01-1:1.06;更优选的,其摩尔比为1:1.01-1:1.03。
所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔比为7:3-9.5:0.5;优选的,其摩尔比为8:2-9:1。所述二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔比为7:3-9.5:0.5;优选的,其摩尔比为8:2-9:1。
芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺加入反应体系中,与半芳香尼龙单体发生反应,与大分子组成一个整体,保持材料的性能,同时将醚键引入到分子链中,使分子链的柔顺性增加。当加入的芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺太少时,对分子链的柔顺性改善效果不大,不能很好地提高流动性;当加入的芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺太多时,会对材料的性能造成影响。
所述半芳香尼龙,用量为单体总投料量0.01%-0.50%的封端剂,用量为单体总投料量0.01%-0.10%的加工助剂。
所述封端剂选自苯甲酸、乙酸、丙酸、邻苯二甲酸酐中的一种。
所述加工助剂选自催化剂、抗氧剂、抗紫外线添加剂中的一种或几种。
所述催化剂选自磷酸钠、磷酸钙、亚磷酸钙、亚磷酸没、亚磷酸锌、次亚磷酸钠、次亚磷酸钙、次亚磷酸镁、次亚磷酸锌中的一种或者一种以上的组合。
所述抗氧剂选自铜盐与碘化钾化合物、受阻酚类化合物、亚磷酸酯类化合物或受阻胺类化合物。
所述抗紫外线添加剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类中的一种。
本发明的另一目的是提供一种半芳香尼龙的制备方法。
一种半芳香尼龙的制备方法,包括以下步骤:将二元酸、二元胺、芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺、封端剂、加工助剂、去离子水按比例加入到反应釜中,用不活泼气体置换釜中的空气,充入0.05~0.5MPa的不活泼气体,升温到120℃~180℃,压力稳定在0.3~1.6MPa,反应1~2h,然后将温度升至220℃~260℃,稳定压力1.5~4.8MPa,反应2h~6h后缓慢放气,在1~2h内将釜内压力放至常压,继续反应1~2h,随后出料,产物粉碎、烘干,将烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,温度控制在230℃~270℃,抽真空至-0.098MPa~-0.099MPa,反应8h~24h,出料,得到产物。
本发明的有益效果如下:本发明将芳香二苯醚的结构以共聚单体的形式引入到半芳香尼龙的分子链中,能够在一定程度上对半芳香尼龙分子链之间的氢键造成影响,且引入了醚基团,从而能够极大的提高目标物的熔体流动性;而引入的基团含有苯环等结构也不至于对由相同单体制备而成的半芳香尼龙的物理机械性能等造成太大的影响,长期使用性能也能得到很好的保持。
本发明提供的的制备方法流程较为简单,易于实现工业化生产;且制备过程中无有机溶剂参与,少了溶剂回收提纯的繁琐操作;无需增加新的设备投资,现有的半芳香尼龙生产设备均可使用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明,以下实施例为本发明具体的实施方式,但本发明的具体实施方式不受以下实施例限制。
本发明所用原料来源如下,但是不受以下原料限制。
双酚A型二苯醚二甲酸制备方法:
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入双酚A、无水碳酸钾、N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至130-160℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-200℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得双酚A型二苯醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入双酚A型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到双酚A型二苯醚二甲酸。
双酚S型二苯醚二甲酸制备方法:
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入双酚S、无水碳酸钾,N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-150℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得双酚S型二苯醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入双酚S型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到双酚S型二苯醚二甲酸。
联苯二酚型二苯醚二甲酸制备方法:
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入联苯二酚、无水碳酸钾、N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-150℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得联苯二酚型二苯醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入联苯二酚型二醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到联苯二酚型二苯醚二甲酸。
间苯型二苯醚二甲酸制备方法
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入间苯二酚、无水碳酸钾、N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-145℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得间苯型二苯醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入间苯型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到间苯型二苯醚二甲酸。
对苯型二苯醚二甲酸制备方法
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入对苯二酚、无水碳酸钾、N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-145℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得对苯型二苯醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入对苯型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到对苯型二苯醚二甲酸。
杂环二酚型二苯醚二甲酸制备方法:
(1)腈化物的合成
在室温氮气保护下,向反应釜内加入6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶、无水碳酸钾,N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-150℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得杂环型二醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入杂环型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到杂环型二苯醚二甲酸。
多环型二苯醚二甲酸制备方法:
在室温氮气保护下,向反应釜内加入2,6-萘二酚、无水碳酸钾,N-甲基吡咯烷酮、对氯苯腈以及分水剂甲苯,升温至135-150℃回流分水,待无水出来结束分水,搅拌升温至170-190℃,大约反应3-5小时左右后反应结束,产物过滤、水洗固体物,干燥,可得多环型二醚二甲腈。
(2)酸化物的合成
在反应釜中加入多环型二苯醚二腈、氢氧化钾、乙醇,升温至80-100℃回流,继续回流反应20-25h,停止反应,用盐酸中和,待溶液为pH=3-5后过滤,水洗至中性,干燥得到多环型二苯醚二甲酸。
双酚A型二苯醚二胺制备方法:
在室温氮气保护下,向反应釜加入双酚A、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得双酚A型二醚二硝基。
在反应釜中加入双酚A型二苯醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得双酚A型二苯醚二胺。
双酚S型二苯醚二胺制备方法:
在室温氮气保护下,向反应釜加入DDS(4,4-二氯二苯砜)、无水碳酸钾、氨基苯酚、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,升温至135-154℃回流分水,分水完毕后搅拌升温至170-190℃,继续反应3-5小时左右反应结束,产物出料过滤,水洗固体物,进行干燥,得到双酚S型二苯醚二胺。
联苯二酚型二醚二胺制备方法:
在室温氮气保护下,向反应釜加入联苯二酚、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得联苯二酚型二苯醚二硝基。
在反应釜中加入联苯二酚型二醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得联苯二酚型二苯醚二胺。
对苯型二苯醚二胺制备方法
在室温氮气保护下,向反应釜加入对苯二酚、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得对苯二酚型二苯醚二硝基。
在反应釜中加入对苯二酚型二醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得对苯二酚型二苯醚二胺。
间苯型二苯醚二胺制备方法
在室温氮气保护下,向反应釜加入间苯二酚、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得间苯型二苯醚二硝基。
在反应釜中加入间苯型二醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得间苯型二苯醚二胺。
杂环型二苯醚二胺制备方法
在室温氮气保护下,向反应釜加入6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶型二苯醚二硝基。
在反应釜中加入杂环型二醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶型二苯醚二胺。
多环型二苯醚二胺制备方法
在室温氮气保护下,向反应釜加入2,6-萘二酚、无水碳酸钾、硝基氯苯、环丁砜溶剂、分水剂甲苯,搅拌升温至120-140℃回流分水,分水完毕后,搅拌升温至150-180℃,继续反应5-7h后,产物出料,过滤、水洗固体物,干燥,得2,6-萘二酚型二苯醚二硝基。
在反应釜中加入多环型二醚二硝基、催化剂三氧化铁、乙醇溶剂。在机械搅拌条件下升温至80-100℃,滴加还原剂水合肼,约滴加3-4h,待滴加完毕后,继续反应时间约为8-10h,过滤降温,析出晶体,干燥得2,6-萘二酚型二苯醚二胺。
具体实施方式中所使用的对苯二甲酸、丁二酸、壬二酸、十二烷二胺、癸二胺、壬二胺、对苯二胺、苯甲酸、次亚磷酸钠、二乙烯三胺、去离子水均为市售。
测试标准和方法
熔融指数:ISO 1133;
相对粘度:ISO 307;
断裂伸长率:ISO 527-1/-2;
缺口冲击强度:ISO 180/1A;
拉伸强度:ISO 527-1/-2;
弯曲强度:ISO 178。
实施例和对比例
实施例1
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、十二烷二胺7.8kg、双酚S型二苯醚二胺6.9kg、去离子水25kg、封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠60g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在2h左右升温到180℃,压力稳定在1.1MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到230℃,稳定压力2.8MPa,反应2h后,将压力在1.5h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度240℃,反应18h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例2
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、癸二胺7.1kg、双酚A型二苯醚二胺4.8kg,去离子水21kg,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠85g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应15h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例3
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺6.8kg、联苯二酚型二苯醚二胺2.9kg、去离子水36kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例4
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、癸二胺7.7kg、对苯型二苯醚二胺2.9kg、去离子水19kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠57g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到225℃,稳定压力2.5MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例5
将下列物料加入到高压反应釜中:壬二酸9.4kg、对苯二胺5.1kg、间苯型二苯醚二胺0.7kg、去离子水30kg、封端剂苯甲酸45g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到180℃,压力稳定在1.0MPa,反应3h,然后在1.5h内将温度升高到230℃,稳定压力2.8MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度245℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例6
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3KG、癸二元胺7.8KG、6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶型二苯醚二胺2.0KG,去离子水18KG,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠80g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到170℃,压力稳定在0.8MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15KG烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应15h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例7
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺6.9kg、2,6-萘二酚型二苯醚二胺3.6kg、去离子水19kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠76g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例8
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.5kg、壬二胺6.8kg、联苯二酚型二苯醚二胺3.7kg、去离子水38kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例9
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺7.1kg、联苯二酚型二苯醚二胺3.7kg、去离子水36kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例10
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺7.3kg、联苯二酚型二苯醚二胺1.8kg、去离子水35kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例11
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸5.5kg、十二烷二胺10kg、双酚A型二苯醚二甲酸5.6kg、去离子水21kg、封端剂苯甲酸48g、催化剂次亚磷酸钠100g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到180℃,压力稳定在1.0MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到230℃,稳定压力2.8MPa,反应2h后,将压力在1.5h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度240℃,反应20h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例12
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6.2kg、十二烷二胺10kg、双酚S型二苯醚二甲酸4.7kg、去离子水20kg、封端剂苯甲酸48g、催化剂次亚磷酸钠46g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到180℃,压力稳定在1.0MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到230℃,稳定压力2.8MPa,反应2h后,将压力在1.5h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPaPa后,开启转鼓,设定温度240℃,反应20h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例13
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸7.2kg、癸二胺8.6kg、对苯型二苯醚二甲酸2.1kg、去离子水18kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠54g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到225℃,稳定压力2.5MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例14
将下列物料加入到高压反应釜中:壬二酸7.7kg、对苯二胺5.4kg、间苯型二苯醚二甲酸2.5kg、去离子水30kg、封端剂苯甲酸45g、催化剂次亚磷酸钠80g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到180℃,压力稳定在1.0MPa,反应3h,然后在1.5h内将温度升高到230℃,稳定压力2.8MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度245℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例15
将下列物料加入到高压反应釜中:丁二酸5.5kg、壬二胺7.9kg、联苯二酚型二苯醚二甲酸1.5kg、去离子水30kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPaPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例16
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸7.1KG、癸二元胺8.6KG、6,6’-二羟基-2,2’-联吡啶型二苯醚二甲酸2.5KG,去离子水18KG,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠95g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.1MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到170℃,压力稳定在0.8MPa,反应2h,然后在1h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15KG烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应15h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例17
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6.5kg、壬二胺7.9kg、2,6-萘二酚型二苯醚二甲酸3.6kg、去离子水18kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠72g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到240℃,稳定压力3.3MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度255℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例18
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6.8kg、癸二胺8.6kg、对苯型二苯醚二甲酸2.7kg、去离子水18kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠54g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到225℃,稳定压力2.5MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例19
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6.9kg、癸二胺8.8kg、对苯型二苯醚二甲酸2.1kg、去离子水18kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠54g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到225℃,稳定压力2.5MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
实施例20
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6.5kg、癸二胺8.6kg、对苯型二苯醚二甲酸3.5kg、去离子水18kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠54g,密闭反应釜,用氮气置换釜中的空气5次,完成换气后向釜内充入0.05MPa,控制升温速率在1.5h左右升温到160℃,压力稳定在0.6MPa,反应2h,然后在1.5h内将温度升高到225℃,稳定压力2.5MPa,反应2h后,将压力在2h内放至常压,然后在常压下继续反应2h后出料,产物烘干、粉碎。
将15kg烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,密闭转鼓,将转鼓真空抽到-0.099MPa后,开启转鼓,设定温度250℃,反应16h后出料即得高流动性无规共聚半芳香尼龙,具体测试结果见表1。
对比例1
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺8.1kg、去离子水16kg,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠81g,其它同实施例3,形成半芳香尼龙,具体检测结果见表1。
对比例2
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸8.3kg、壬二胺6.8kg、二乙烯三乙胺0.8kg、去离子水30kg、封端剂苯甲酸30g、催化剂次亚磷酸钠75g,其它同实施例3,形成半芳香尼龙,具体检测结果见表1.
对比例3
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸7.9kg、壬二胺7.9kg、联苯二酚型二苯醚二胺0.4kg,去离子水18kg,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠81g,其它同实施例3,形成半芳香尼龙,具体检测结果见表1。
对比例4
将下列物料加入到高压反应釜中:对苯二甲酸6kg、壬二胺7.9kg、联苯二酚型二苯醚二胺5.4kg,去离子水19kg,封端剂苯甲酸61g、催化剂次亚磷酸钠36g,其它同实施例3,形成半芳香尼龙,具体检测结果见表1。
表1.实施例1-20及对比例1-4中各组成的具体组成及其测试性能结果(摩尔百分数)
接表1:
接表1:
从上述实施例可以看出,加入芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺可以提高半芳香尼龙的流动性;由实施例3和对比例1/3可以看出,加入少量或者不加入芳香族二苯醚二胺改性,流动性增加不明显;由实施例3和对比例4可以看出,加入过量芳香族二苯醚二胺改性,半芳香尼龙的力学性能变差;由实施例3和对比例1/2可以看出,与多元胺相比,加入芳香族二苯醚二胺改善的半芳香尼龙流动性的效果更好,同时对于相同单体制备的半芳香尼龙而言,还能保持其其它力学性能。由实施例3和实施例8/9/10以及实施例13和实施例18/19/20可知,在最优选范围内,使用相同单体制备的半芳香尼龙在具有较好流动性的同时,还保持了相对良好的力学性能。
Claims (14)
1.一种半芳香尼龙,其特征在于,按摩尔百分比算,由以下单体制得:
二元酸 34.5%-50%;
二元胺 36.5%-52.5%;
芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺 2.5%-15.5%;
所述二元酸和二元胺不同时含有苯环,也不同时为脂肪族二元酸和脂肪族二元胺;
所述芳香族二苯醚二甲酸具有以下结构,其中R1
选自、、、杂环芳香基团、多环芳香基团中的一种;所述的杂
环芳香基团是指构成环的原子除碳原子外,还至少含有一个杂原子的芳香基团,所述的多
环芳香基团是指两个或两个以上苯环以稠环形式相连的芳香基团;
所述芳香族二苯醚二胺具有以下结构,其中R2选自、、杂环芳香基团、多环芳香基团中的一种;所述的杂环芳香基团是指构成
环的原子除碳原子外,还至少含有一个杂原子的芳香基团,所述的多环芳香基团是指两个
或两个以上苯环以稠环形式相连的芳香基团;
所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔数之和与二元胺的摩尔比为1:1-1:1.1且二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔比为7:3-9.5:0.5,或者,所述二元酸与二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔数之和的摩尔比为1:1-1:1.1且二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔比为7:3-9.5:0.5。
2.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、含4-12个碳原子的脂肪族二元酸中的一种。
3.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元胺选自对苯二元胺、间苯二元胺、含4-14个碳原子的脂肪族二元胺中的一种。
4.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔数之和与二元胺的摩尔比为1:1.01-1:1.06。
5.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔数之和与二元胺的摩尔比为1:1.01-1:1.03。
6.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,优选的,所述二元酸和芳香族二苯醚二甲酸的摩尔比为8:2-9:1。
7.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元酸与二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔数之和的摩尔比为1:1.01-1:1.06。
8.根据权利要求1所述半芳香尼龙,其特征在于,所述二元酸与二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔数之和的摩尔比为1:1.01-1:1.03。
9.根据权利要求1所述半芳香尼龙,所述二元胺和芳香族二苯醚二胺的摩尔比为8:2-9:1。
10.根据权利要求1-9任一所述半芳香尼龙的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将二元酸、二元胺、芳香族二苯醚二甲酸或芳香族二苯醚二胺、封端剂、加工助剂、去离子水按比例加入到反应釜中,用不活泼气体置换釜中的空气,充入0.05~0.5MPa的不活泼气体,升温到120℃~180℃,压力稳定在0.3~1.6MPa,反应1~2h,然后将温度升至220℃~260℃,稳定压力1.5~4.8MPa,反应2h~6h后缓慢放气,在1~2h内将釜内压力放至常压,继续反应1~2h,随后出料,产物粉碎、烘干,将烘干的聚合反应产物加入到转鼓中,温度控制在230℃~270℃,抽真空至-0.098MPa~-0.099MPa,反应8h~24h,出料,得到产物。
11.根据权利要求10所述半芳香尼龙的制备方法,其特征在于,所述封端剂用量为单体总投料量的0.01%-0.50%,所述加工助剂用量为单体总投料量的0.01%-0.10%;所述加工助剂选自催化剂、抗氧剂、抗紫外线添加剂中的一种或几种。
12.根据权利要求10所述半芳香尼龙的制备方法,其特征在于,所述去离子水的添加量为所述二元酸、二元胺和芳香族二苯醚二甲酸总质量的50%~300%,或者,所述去离子水的添加量为所述二元酸、二元胺和芳香族二苯醚二胺的总质量的50%~300%。
13.根据权利要求12所述半芳香尼龙的制备方法,其特征在于,所述去离子水的添加量为所述二元酸、二元胺和芳香族二苯醚二甲酸总质量的75%~200%,或者,所述去离子水的添加量为所述二元酸、二元胺和芳香族二苯醚二胺的75%~200%。
14.根据权利要求10所述半芳香尼龙的制备方法,其特征在于,所述不活泼气体为氮气、二氧化碳或氩气。
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- 2019-04-30 CN CN201910362754.4A patent/CN110156985B/zh active Active
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