CN114907688A - 一种长碳链聚酰胺5x薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种长碳链聚酰胺5X薄膜,其经双向拉伸制备获得,制备原料包含长碳链聚酰胺5X树脂,所述长碳链聚酰胺5X树脂包括如下的结构式:‑NH‑(CH2)5‑NH‑CO‑R‑CO‑;其中,R为C10~C18的亚甲基,且所述长碳链聚酰胺5X树脂的熔点为180℃‑235℃,相对粘度为1.9‑3.9,端氨基为10‑60mmol/kg。所述薄膜具有较高的拉伸强度和韧性,而且阻隔性、透光性强,可以应用于多种工业领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种工程塑料技术领域,具体为一种长碳链聚酰胺5X薄膜及其制备方法。
背景技术
聚酰胺是一类高性能聚合物,分子间/分子内的氢键相互作用和结晶特性使其具有优异的机械强度及耐磨、耐化学溶剂等性能,因此聚酰胺通常以塑料制件、管材、纤维、薄膜、粘合剂、涂料等形式广泛应用于电子电器、汽车和航空航天等领域。
然而,聚酰胺也存在其明显缺陷,如高吸水率引起的尺寸不稳定性和低温韧性差等,大大限制了其在特殊场合的应用及使用期限。长碳链聚酰胺的出现则可以弥补普通聚酰胺的上述缺点。长碳链聚酰胺的柔性亚甲基链使其具有韧性良好、吸水率低、尺寸稳定性好等独特优势,但是在制备聚酰胺薄膜领域,维持薄膜较高力学强度、韧性的基础上,仍然能够保持较高阻隔性能仍然面临挑战,开发长碳链聚酰胺薄膜对制备性能优异的聚酰胺薄膜具有重要意义。
发明内容
本发明一实施方式提供了一种长碳链聚酰胺5X薄膜,其经双向拉伸制备获得,制备原料包含长碳链聚酰胺5X树脂,其特征在于,所述长碳链聚酰胺5X树脂包括如下的结构式:-NH-(CH2)5-NH-CO-R-CO-;
其中,R为C10~C18的亚甲基,且所述长碳链聚酰胺5X树脂的熔点为180℃-235℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
本发明一实施方式提供了一种所述长碳链聚酰胺5X树脂的制备方法包括如下步骤:(1)惰性气体氛围下,将水、戊二胺和长碳链二元酸混合制得浓度为30-85wt%的聚酰胺盐溶液;
(2)将所述聚酰胺盐溶液置于聚合装置中,惰性气体氛围下加热,反应体系压力升至1.2-3.0MPa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为230-300℃,再降压至0-0.2MPa(表压),降压结束后温度为245-280℃;抽真空,抽真空后的温度为265-290℃,得到长碳链聚酰胺5X树脂。
本发明一实施方式还提供了一种上述长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将长碳链聚酰胺5X树脂通过固相增粘使其相对粘度增加至3.2-4.5;
(2)将步骤(1)得到的长碳链聚酰胺5X树脂熔融,流延至激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在40-75℃水槽中进行调湿处理,调湿后的铸片表面无残留水分再进行同步或者分布拉伸,得到薄膜;
(4)将步骤(3)中得到的薄膜进行热定型处理,温度为150-210℃,然后收卷、分切得到双向拉伸长碳链聚酰胺5X薄膜。
本发明一实施方式还提供了上述长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法制备获得的长碳链聚酰胺5X薄膜,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜拉伸强度为45-100MPa;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜撕裂强度为100-200N/m;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜断裂伸长率为100-400%;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X透氧量为0.01-1.0cm3.(m2.24h0.1MPa)-1;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X透湿度为2-5g.(m2.24h)-1;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X雾度为1-3%。
本发明一实施方式的长碳链聚酰胺5X薄膜不仅具有生物基来源,而且具有良好的力学性能、延展性能,对氧气、水蒸气有很好的阻隔性能;制备方法简单,工艺参数易于控制,便于进行量化生产;而且生产成本低,适宜大规模的推广应用。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的描述在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发明。
本发明一实施方式提供了一种长碳链聚酰胺5X薄膜,其经双向拉伸工艺制备获得,制备原料包含长碳链聚酰胺5X树脂,所述长碳链聚酰胺5X树脂包括如下的结构式:-NH-(CH2)5-NH-CO-R-CO-;
其中,R为C10-C18的亚甲基,且所述长碳链聚酰胺5X树脂的熔点为180℃-235℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
所述长碳链聚酰胺5X树脂相邻酰胺基团之间亚甲基数量在10以上,较长的亚甲基链和极性酰胺基团使其兼具聚烯烃和聚酰胺的双重特性。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂的原料包括戊二胺和长碳链二元酸。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂是由戊二胺和长碳链二元酸发生聚合反应得到的。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂是由戊二胺和长碳链二元酸缩聚制得。
于一实施方式中,所述戊二胺和长碳链二元酸的摩尔比为1-1.05:1,优选为1.05:1。
于一实施方式中,所述戊二胺由生物基原料通过发酵法或酶转化法制备而成。
于一实施方式中,所述长碳链二元酸所含的碳原子数目为10-18,例如10、11、12、13、14、15、16、17或18。具体地,所述长碳链二元酸包括癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、或十八碳二元酸中的一种或多种。根据长碳链二元酸的碳原子数目,所述长碳链聚酰胺5X树脂中的X可以为10、11、12、13、14、15、16、17或18,进而优选聚酰胺510(PA510)、聚酰胺511(PA511)、聚酰胺512(PA512)、聚酰胺513(PA513)、聚酰胺514(PA514)、聚酰胺515(PA515)、聚酰胺516(PA516)等。
于一实施方式中,所述聚酰胺510的熔点为215℃-225℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺511的熔点为200℃-215℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺512的熔点为205℃-215℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺513的熔点为195℃-205℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺514的熔点为195-210℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺515的熔点为185℃-195℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述聚酰胺516的熔点为185-195℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂的原料包括戊二胺、长碳链二元酸及助剂。
于一实施方式中,所述助剂包括UV稳定剂;热稳定剂,包括但不限于基于受阻酚的化合物、基于氢醌的化合物、基于噻唑的化合物、基于磷的化合物,基于咪唑的化合物(如2-巯基苯并咪唑)及其取代产物、卤化铜和碘化合物等。优选包括磷酸、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、次磷酸钠、次磷酸锌、次磷酸钙、次磷酸钾中的一种或者多种;结晶促进剂,优选包括长碳链羧酸金属盐,长碳链羧酸碳原子数优选为10~30,所述金属优选包括钙、镁、锌中的一种或者多种,例如可以为长碳链羧酸钙盐、长碳链羧酸镁盐或长碳链羧酸锌盐,进而可以为十二烷酸钙、十四烷酸钠、十七烷酸钙、十八酸钙、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠中的一种或者多种;自由基清除剂;润滑剂;增塑剂;抗冲击改性剂;无机填料,优选包括玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维中的一种或者多种;增亮剂;阻燃剂;矿物,优选包括二氧化钛、碳酸钙和硫酸钡中的一种或者多种;抗静电剂包括但不限于烷基硫酸盐型阴离子型抗氧化剂、季铵盐型阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂(如聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯)和基于甜菜碱的两性抗静电剂等;阻燃剂包括但不限于三聚氰胺氰脲酸酯、氢氧化物(如氢氧化镁或氢氧化铝)、多磷酸铵、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂、由任何基于溴的阻燃剂与三氧化二锑构成的组合等。
于一实施方式中,所述助剂的添加量相对于长碳链聚酰胺5X树脂的原料总质量的0.001至40wt%。
于一实施方式中,所述助剂的添加量为0.001至10wt%。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂的制备方法包括将戊二胺、长碳链二元酸和水配制成30-85wt%的聚酰胺盐溶液,再置于聚合装置如聚合釜中于一定压力和温度下进行缩聚。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X树脂的制备方法包括如下步骤:
(1)惰性气体氛围下,将水、戊二胺和长碳链二元酸混合制得浓度为30-85wt%的聚酰胺盐溶液;
(2)将所述聚酰胺盐溶液置于聚合装置中,惰性气体氛围下加热,反应体系压力升至1.2-3.0MPa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为230-300℃,再降压至0-0.2MPa(表压),降压结束后温度为245-280℃;抽真空,抽真空后的温度为265-290℃,得到长碳链聚酰胺5X树脂。
于一实施方式中,步骤(1)中所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为6.50-8.50,优选为7.2-7.9。所述百分比为占聚酰胺盐溶液的质量百分比。
于一实施方式中,步骤(1)中可根据需要再加入一种或多种所述助剂。
于一实施方式中,步骤(1)中所述聚酰胺盐溶液的浓度为70-80wt%。
于一实施方式中,步骤(1)中所述聚酰胺盐溶液的浓度可以为55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、80wt%或85wt%。所述百分比为占聚酰胺盐溶液的质量百分比。
于一实施方式中,步骤(1)和步骤(2)中惰性气体包括氮气、氩气或氦气。优选为氮气。
于一实施方式中,步骤(2)保压结束时反应体系的温度为235-259℃,具体可以为235℃、255℃、256℃、257℃、258℃或259℃。
于一实施方式中,步骤(2)降压结束后温度为265-272℃,具体可以为265℃,266℃,267℃,268℃,269℃,270℃,271℃或272℃。
于一实施方式中,步骤(2)抽真空时间为20-100min。
于一实施方式中,步骤(2)抽真空后的温度为268-275℃,具体可以为268℃,269℃,270℃,271℃,272℃,273℃,274℃或275℃。
于一实施方式中,上述方法制备获得长碳链聚酰胺5X树脂经过熔融出料,拉条,可以于水中进行切粒,获得长碳链聚酰胺5X树脂粒料。
于一实施方式中,所述切粒在水中进行时,水的温度为10℃-50℃,更优选地,切粒时水的温度为10℃-20℃。
本发明一实施方式还提供了一种上述长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法,对所述长碳链聚酰胺5X树脂进行使其相对粘度增加至3.2-4.5,然后熔融流延、冷却铸片、调湿处理、同步或分布拉伸、热定型处理、收卷、分切等步骤获得。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法包括如下步骤:
(1)将长碳链聚酰胺5X树脂通过固相增粘使其相对粘度增加至3.2-4.5;
(2)将步骤(1)得到的长碳链聚酰胺5X树脂熔融,流延至激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在40-75℃水槽中进行调湿处理,调湿后的铸片表面无残留水分再进行同步或者分布拉伸,得到薄膜;
(4)将步骤(3)中得到的薄膜进行热定型处理,温度为150-210℃,然后收卷、分切得到双向拉伸长碳链聚酰胺5X薄膜。
于一实施方式中,步骤(1)固相增粘温度为低于所述长碳链聚酰胺5X树脂熔点的10-100℃。
于一实施方式中,步骤(1)固相增粘温度为180℃-185℃。
于一实施方式中,步骤(1)使用真空转鼓干燥器进行固相增粘,固相增粘时间为10-25小时。
于一实施方式中,步骤(1)固相增粘真空度为0-100Pa。
于一实施方式中,步骤(1)相对粘度增加至3.2-3.4,所述粘度可以为3.23,3.28,3.31,3.32,3.35,3.36或3.37。
于一实施方式中,步骤(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的长碳链聚酰胺5X树脂用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为15-35℃的激冷辊骤冷铸片。
于一实施方式中,步骤(3)调湿处理时间为1-2分钟。
于一实施方式中,步骤(3)调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干。
于一实施方式中,步骤(3)拉伸温度为130-205℃。
于一实施方式中,步骤(3)拉伸温度为150-160℃。
于一实施方式中,步骤(3)拉伸倍率为1.5×1.5-4×4。
于一实施方式中,步骤(3)拉伸倍率为2.5×2.5-3.5×3.5。
所述拉伸倍率指的是横向拉伸倍率×纵向拉伸倍率。
于一实施方式中,所述薄膜厚度为500um。
本申请还提供了一种长碳链聚酰胺5X薄膜,所述长碳链聚酰胺5X薄膜拉伸强度为45-100MPa。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X薄膜撕裂强度为100-200N/m。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X薄膜断裂伸长率为100-400%,进而优选为150-200%。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X透氧量为0.01-1.0cm3.(m2.24h0.1MPa)-1,进而优选为0.05-0.3cm3.(m2.24h0.1MPa)-1。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X透湿度为2-5g.(m2.24h)-1。
于一实施方式中,所述长碳链聚酰胺5X雾度为1-3%。
本申请发明人通过使用生物基来源的戊二胺和长碳链二元酸作为主要原料,合成了长碳链聚酰胺5X树脂及其经过双向拉伸工艺获得的长碳链聚酰胺5X薄膜,所述薄膜具有较高的拉伸强度和韧性,而且阻隔性、透光性强,可以应用于多种工业领域。
本发明一实施方式还提供了一种上述长碳链聚酰胺5X薄膜的应用,所述聚酰胺为如下的元件或模制品的原料:机器、汽车内饰件、家用装置、玩具、运动品、移动电话、计算机、便携式电脑等电器电子器材和汽车零部件。
以下结合具体实施例对本发明一实施方式的聚酰胺及其制备进行进一步说明。其中,所涉及的相关测试如下:
1、相对粘度:通过乌氏粘度计浓硫酸法测定,准确称量干燥后的聚酰胺树脂0.25±0.0002g,加入50mL浓硫酸(96wt%)溶解;在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸流经时间t0和聚酰胺样品溶液流经时间t;粘数计算公式:相对粘度=t/t0;t—溶液流经时间;t0—溶剂流经时间。
2、熔点:参照标准ASTM D3418-2003。
3、吸水率:测试参照标准ASTM-D570-2005塑料吸水率的测试方法,测试时间是24小时。
4、力学性能:拉伸试验测试参照标准ASTM D-882;断裂伸长测试参照标准ASTM D-882;撕裂强度测试参照标准ASTM D 1004-2009;MD(machine direction)即机械拉伸方向或纵向;TD(transverse direction)即垂直于机械方向或横向。
5、透湿度:参照标准JIS Z-0208测定。
6、透氧量:参照标准ASTM D-3985测定。
7、雾度:参照标准ASTM D-1003测定。
实施例1
聚酰胺树脂510薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、癸二酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和癸二酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为255℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为272℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为275℃,得到聚酰胺510;
所述聚酰胺510的熔点为220℃,相对粘度为2.5,端氨基为50mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺510经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺510粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺510粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为185℃,固相增粘时间为15小时,真空度为3.1×10Pa,使聚酰胺510树脂的相对粘度增加至3.23;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺510用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺510薄膜。
实施例2
聚酰胺树脂511薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十一碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十一碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为235℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为269℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为272℃,得到聚酰胺511;
所述聚酰胺511的熔点为209℃,相对粘度为2.5,端氨基为55mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺511经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺511粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺511粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为2.4×10Pa,使聚酰胺511树脂的相对粘度增加至3.35;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺511用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺511薄膜。
实施例3
聚酰胺树脂512薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十二碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十二碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为258℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为269℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为274℃,得到聚酰胺512;
所述聚酰胺512的熔点为210℃,相对粘度为2.4,端氨基为49mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺512经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺512粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺512粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为2.7×10Pa,使聚酰胺512树脂的相对粘度增加至3.31;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺512用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺512薄膜。
实施例4
聚酰胺树脂513薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十三碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十三碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为257℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为268℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为274℃,得到聚酰胺513;
所述聚酰胺513的熔点为197℃,相对粘度为2.5,端氨基为51mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺513经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺513粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺513粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为2.4×10Pa,使聚酰胺513树脂的相对粘度增加至3.37;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺513用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺513薄膜。
实施例5
聚酰胺树脂514薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十四碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十四碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为258℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为271℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为273℃,得到聚酰胺514;
所述聚酰胺514的熔点为205℃,相对粘度为2.45,端氨基为48mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺514经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺514粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺514粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为3.6×10Pa,使聚酰胺514树脂的相对粘度增加至3.28;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺514用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺514薄膜。
实施例6
聚酰胺树脂515薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十五碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十五碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为257℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为267℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为269℃,得到聚酰胺515;
所述聚酰胺515的熔点为191℃,相对粘度为2.5,端氨基为54mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺515经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺515粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺515粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为3.2×10Pa,使聚酰胺515树脂的相对粘度增加至3.32;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺515用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺515薄膜。
实施例7
聚酰胺树脂516薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、十六碳二元酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和十六碳二元酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为259℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为265℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为268℃,得到聚酰胺516;
所述聚酰胺516的熔点为192℃,相对粘度为2.4,端氨基为49mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺516经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺516粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺516粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为17小时,真空度为1.9×10Pa,使聚酰胺516树脂的相对粘度增加至3.36;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺516用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺516薄膜。
对比例1
聚酰胺树脂56薄膜,制备方法包括以下步骤:
1、制备聚酰胺盐溶液:氮气条件下,将戊二胺、己二酸和水混合均匀,制得80wt%的聚酰胺盐溶液,其中聚酰胺盐质量为30kg,戊二胺和己二酸的摩尔比为1.05:1;所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为7.90。
2、聚合:将步骤1获得的聚酰胺盐溶液置于聚合釜中,氮气条件下加热,反应体系压力升至1.7Mpa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为210℃,再降压至0.01MPa(表压),降压结束后温度为235℃,抽真空维持在-0.01Mpa,抽真空时间为20min,抽真空后的温度为238℃,得到聚酰胺56;
所述聚酰胺56的熔点为254℃,相对粘度为2.4,端氨基为51mmol/kg。
3、切粒:步骤2获得的聚酰胺56经过熔融出料,拉条切粒,获得聚酰胺56粒料;切粒在水中进行,水温为20℃,滚轴的转速为680rpm,切粒的时间为20min。
4、双向拉伸成膜:
(1)将所述聚酰胺56粒料置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为20小时,真空度为3.1×10Pa,使聚酰胺56树脂的相对粘度增加至3.2;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺56用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为180℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺56薄膜。
对比例2
聚酰胺6薄膜,制备方法包括以下步骤:
(1)将市售聚酰胺6切片(熔点为220℃,相对粘度为2.5,端氨基49mmol/kg,购自广州新会美达锦纶股份有限公司)置于真空转鼓干燥器中进行固相增粘,设置固相增粘温度为180℃,固相增粘时间为20小时,真空度为3.1×10Pa,使聚酰胺6树脂的相对粘度增加至3.2;
(2)将步骤(1)得到的固相增粘后的聚酰胺6用挤出机熔融,使熔体通过T型口模流延至表面温度为30℃的激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在50℃水槽中实施2分钟调湿处理,调湿后的铸片表面用气刀将表面残留水分吹干,并进行同步或者分布拉伸,拉伸温度为150℃,拉伸倍率为2.5×2.5;将得到的薄膜经过热定型处理,定型的温度为160℃,然后收卷、分切得到双向拉伸聚酰胺6薄膜。
对上述实施例和对比例获得的树脂组合物进行性能测试,获得的数据如表1所示。
表1
由表1结果可知,本发明获得长碳链聚酰胺薄膜不仅具有优异的力学性能,而且透氧量、透湿度、雾度低,可应用于对薄膜力学性能、阻隔性能和透光性能要求高的各类工程塑料领域。
除非特别限定,本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的,并非用以限制本发明的保护范围,本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进,因而,本发明不限于上述实施方式,而仅由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种长碳链聚酰胺5X薄膜,其经双向拉伸制备获得,制备原料包含长碳链聚酰胺5X树脂,其特征在于,所述长碳链聚酰胺5X树脂包括如下的结构式:-NH-(CH2)5-NH-CO-R-CO-;
其中,R为C10~C18的亚甲基,且所述长碳链聚酰胺5X树脂的熔点为180℃-235℃,相对粘度为1.9-3.9,端氨基为10-60mmol/kg。
2.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,所述长碳链聚酰胺5X树脂的原料包括戊二胺和长碳链二元酸,且所述长碳链二元酸包括癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、或十八碳二元酸中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,所述戊二胺和长碳链二元酸的摩尔比为1-1.05:1。
4.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,所述长碳链聚酰胺5X树脂包括聚酰胺510、聚酰胺511、聚酰胺512、聚酰胺513、聚酰胺514、聚酰胺515或聚酰胺516中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,所述长碳链聚酰胺5X树脂的制备方法包括如下步骤:
(1)惰性气体氛围下,将水、戊二胺和长碳链二元酸混合制得浓度为30-85wt%的聚酰胺盐溶液;
(2)将所述聚酰胺盐溶液置于聚合装置中,惰性气体氛围下加热,反应体系压力升至1.2-3.0MPa,排气,保压,保压结束时反应体系的温度为230-300℃,再降压至0-0.2MPa(表压),降压结束后温度为245-280℃;抽真空,抽真空后的温度为265-290℃,得到长碳链聚酰胺5X树脂。
6.根据权利要求5所述的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,步骤(1)中所述聚酰胺盐溶液取样稀释至浓度为10wt%时,pH值为6.50-8.50。
7.一种权利要求1-6中任意一项长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将长碳链聚酰胺5X树脂通过固相增粘使其相对粘度增加至3.2-4.5;
(2)将步骤(1)得到的长碳链聚酰胺5X树脂熔融,流延至激冷辊骤冷铸片;
(3)将步骤(2)中的铸片在40-75℃水槽中进行调湿处理,调湿后的铸片表面无残留水分再进行同步或者分布拉伸,得到薄膜;
(4)将步骤(3)中得到的薄膜进行热定型处理,温度为150-210℃,然后收卷、分切得到双向拉伸长碳链聚酰胺5X薄膜。
8.根据权利要求7所述的长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)固相增粘的温度为低于所述长碳链聚酰胺5X树脂熔点的10-60℃。
9.根据权利要求7所述的长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)使用真空转鼓干燥器进行固相增粘,固相增粘时间为10-25小时。
10.根据权利要求7所述的长碳链聚酰胺5X薄膜的制备方法制备获得的长碳链聚酰胺5X薄膜,其特征在于,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜拉伸强度为45-100MPa;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜撕裂强度为100-200N/m;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X薄膜断裂伸长率为100-400%;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X透氧量为0.01-1.0cm3.(m2.24h0.1MPa)-1;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X透湿度为2-5g.(m2.24h)-1;和/或,
所述长碳链聚酰胺5X雾度为1-3%。
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江建第;张昆;刘重阳;吴国章;: "脂肪族聚酰胺热膨胀行为的研究", 高分子学报, no. 02, 20 February 2013 (2013-02-20), pages 255 - 262 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115850092A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-28 | 南京工业大学 | 尼龙511盐晶体及其制备方法 |
CN115850092B (zh) * | 2022-12-20 | 2024-04-30 | 南京工业大学 | 尼龙511盐晶体及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114907688B (zh) | 2024-04-05 |
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