透明尼龍及其合成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及材料領域，特別是設及一步烙融聚合透明尼龍及其合成方法。
【背景技術】
[0002] 透明聚酷胺是一種綜合性能優(yōu)異的高分子材料。它不僅具有機械強度高、熱穩(wěn)定 性好、優(yōu)異的耐腐蝕性等優(yōu)點，還具有容易成型加工、尺寸穩(wěn)定性、線膨脹系數(shù)小、性價比 高、電絕緣性和耐老化性優(yōu)異、無毒、無臭，易與其它非晶或半晶聚酷胺形成合金等優(yōu)點；不 但透明性優(yōu)異（透明性甚至超過PC，接近PMMA)，而且在耐環(huán)境應力開裂、耐油性溶劑、耐 抓傷、耐磨損等方面比一般的透明聚合物材料（如PS、PC、PMMA等）更為優(yōu)越。透明聚酷 胺現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于燃料和油的周圍機械部件和電氣機械部件等（如打火機油槽、流量 計套、過濾器蓋、濾杯、斷路器和高壓開關殼體等），尤其是在精密光學儀器、耐壓視窗、觀察 鏡、特種燈具外罩、食品包裝薄膜、高檔體育器材等領域的應用是其他材料所無法替代的。
[0003] 由于聚酷胺屬于結(jié)晶性聚合物，要想生產(chǎn)出來的聚酷胺具備很高的透光率，可W從W下Ξ個方面考慮：（1)降低聚酷胺的結(jié)晶能力，從而得到非晶產(chǎn)品；（2)減小晶區(qū)晶體 的尺寸，使晶體的直徑小于可見光波波長，運種方法又被稱為微晶化法；（3)通過共混、共 聚等方法來對聚酷胺進行改性，來調(diào)節(jié)非晶區(qū)和晶區(qū)的折射率，使他們具有相同的折光指 數(shù)。
[0004] 固相聚合（SolidstatePolymerization)是指固體（或晶相）單體在其烙點 W下發(fā)生的聚合反應，或是在單體烙點W上但在形成的聚合物的烙融溫度W下進行的聚 合反應。由于固相聚合一般在預聚物的烙點W下15~30°C進行，其反應速率較慢、反應 時間較長，并且固相聚合的生產(chǎn)工序多、流程復雜，對設備參數(shù)要求較高，反應還需要保 證官能團的配比接近1:1，增粘階段需要真空或者氣流來加速副產(chǎn)物小分子的排出，從而 提高縮聚產(chǎn)物的分子量，因此，W上條件限制了固相聚合的大規(guī)模推廣。烙融聚合（Melt Polymerization)是指單體和聚合物均處于烙融狀態(tài)下的聚合過程，該方法工藝路線簡 單，可W連續(xù)生產(chǎn)，也可W間歇生產(chǎn)。反應需要在高溫下進行，反應時間較短，而且水分子 等副產(chǎn)物排出容易。目前，現(xiàn)有技術中對透明聚酷胺的合成做了一些研究，例如中國專利 CN1041957A公開了一種透明熱塑性聚酷胺，其結(jié)構(gòu)由環(huán)脂族二胺、至少有7個碳原子的內(nèi) 酷胺、或相應的氨基酸、和對苯二甲酸或含有50%W上對苯二甲酸的對苯二甲酸和間苯二 甲酸的混合物的基團組成。運類聚酷胺是通過第一步將內(nèi)酷胺或氨基酸化合物與對苯二 甲酸或?qū)Ρ蕉姿岷烷g苯二甲酸的混合物反應和第二步將所得到的二酸低聚物與環(huán)脂肪 族二胺反應制得，該專利為二步法；中國專利CN101372531A公開了一種透明共聚聚酷胺 及其制備方法，W國產(chǎn)廉價的二聚酸、芳香族二元酸和脂肪族直鏈二元胺為原料，烙融縮 聚得到一種共聚酷胺，運種共聚物的透光率達90%W上，同時又具有較高的耐熱性能又具 有較好的成型加工性能；中國專利CN103073717A公開了一種半芳香族透明聚酷胺的制備 方法，包括下列步驟：將對苯二甲酸和2,2,4-Ξ甲基己二胺燈MD)加入有機溶劑中，使其 充分反應制得對苯二甲酯Ξ甲基己二胺鹽（TMDT鹽）；在反應蓋中加入對苯二甲酯Ξ甲基 己二胺鹽（TMDT鹽）、11-氨基十一酸、成核劑和去離子水，使用氮氣吹掃清潔；中國專利CN103435796A公開了一種半芳香族透明聚酷胺材料及其制備方法，該材料由半芳香族酷胺 鹽與脂肪族酷胺鹽的無規(guī)共聚物和必要的助劑組成；中國專利CN103483581A公開了一種 透明聚酷胺及其合成方法，先制備得到非晶態(tài)聚酷胺鹽和脂肪族聚酷胺鹽，再將該非晶態(tài) 聚酷胺鹽和脂肪族聚酷胺鹽在催化劑和抗氧劑存在的條件下反應，制得透明聚酷胺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高的力學性能和透光率，低吸水率W及加工性 能優(yōu)異的透明尼龍，可應用于燃料和油的周圍機械部件和電氣機械部件、精密光學儀器、耐 壓視窗、觀察鏡、特種燈具外罩、食品包裝薄膜、高檔體育器材等領域。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用W下方案：
[0007] 一種透明尼龍，具有如下式I結(jié)構(gòu)：
[0008]
[0009]式I中，a=10 ~100,b=10 ~200,C=10 ~100,d=10 ~100,R為聚醋酷 胺，其具有如下式II結(jié)構(gòu)：
[0010]
[0011] 式II中，X= 10 ~200,y= 10 ~200,Z= 10 ~100;
[0012] 所述透明尼龍由單體1和聚醋酷胺共聚而成，所述單體1為摩爾比為1:0. 65~ 0. 99:0. 01~0. 35的己二胺、間苯二甲酸和己二酸，且所述己二胺與間苯二甲酸和己二酸 兩者用量和的摩爾比為1，所述聚醋酷胺加入量為所述單體1總重量的1~8%。
[0013] 在其中一些實施例中，所述聚醋酷胺的加入量為所述單體1總重量的2~6%。
[0014] 在其中一些實施例中，所述透明尼龍的特性粘度為0. 7~1. (ML/g，粘流溫度Tf為 227~242°C之間。
[0015] 在其中一些實施例中，所述聚醋酷胺由單體2共聚而成，所述單體2為摩爾比為 1:0. 5~1:0. 1~0. 4的11-氨基^^一酸、6-己內(nèi)醋和2,2'-(1，3-亞苯基）-二惡挫嘟。
[0016] 在其中一些實施例中，所述聚醋酷胺由W下合成方法制得：
[0017] (1)將真空干燥后的所述單體2加入到攬拌式聚合反應器中，同時加入所述單體2 總重量的0. 1~2%的鐵化合物作為催化劑、加入適量水；然后抽真空3~lOmin，通惰性氣 體3~lOmin，如此循環(huán)5~10次，使反應物存在于惰性氣體保護下的環(huán)境中，控制所述攬 拌式聚合反應器內(nèi)系統(tǒng)壓力為0. 1~0. 5MPa;
[0018] (2)將所述攬拌式聚合反應器密閉加熱至240~260°C，調(diào)節(jié)所述攬拌式聚合反應 器的攬拌速度為0~l(K)r/min，其中，當所述攬拌式聚合反應器溫度達到210°C時，放氣至 1. 6MPa，并維持壓力在1. 6MPa，反應0. 5~4小時后，放氣至常壓，在240~260°C下繼續(xù)反 應0. 5~4小時后，恒溫持續(xù)抽真空0. 1~2小時，反應結(jié)束，在出料時補充惰性氣體；
[0019] 上述步驟中，所述惰性氣體為氮氣或氣氣；所述鐵化合物為鐵酸四下醋、異丙基鐵 酸醋、丙基鐵酸醋、丙締基鐵酸醋中的一種或一種W上的混合物。
[0020] 本發(fā)明的另一目的是提供上述透明尼龍的合成方法。
[0021] 具體的技術方案如下：
[0022] 上述透明尼龍的合成方法，包括如下步驟：
[0023] (1)將真空干燥后的單體1加入到攬拌式聚合反應器中，同時加入所述聚醋酷胺、 結(jié)晶促進劑、分子量調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、W及適量的水；然后抽真空3~lOmin，通惰性氣體 3~lOmin，如此循環(huán)5~10次，使反應物存在于惰性氣體保護下的環(huán)境中，控制所述攬拌 式聚合反應器內(nèi)系統(tǒng)壓力為0. 1~0. 5MPa;所述聚醋酷胺的加入量為所述單體1總重量的 1~8%;所述聚醋酷胺由單體2共聚而成，所述單體2為摩爾比為1:0. 5~1:0. 1~0. 4 的11-氨基十一酸、6-己內(nèi)醋和2, 2' -(1，3-亞苯基）-二惡挫嘟；
[0024] (2)將所述攬拌式聚合反應器密閉加熱至227~237°C，調(diào)節(jié)所述攬拌式聚合反應 器的攬拌速度為0~l(K)r/min，其中，當所述攬拌式聚合反應器溫度達到210°C時，放氣至 1. 6MPa，并維持壓力在1. 6MPa，反應0. 5~4小時后，放氣至常壓，同時升溫至243~257°C 下繼續(xù)反應0. 5~4小時后，恒溫持續(xù)抽真空0. 1~2小時，反應結(jié)束，在出料時補充惰性 氣體；
[00巧]上述步驟中，所述惰性氣體為氮氣或氣氣。
[0026] 反應前通惰性氣體目的是降低副反應發(fā)生的概率；反應過程中抽真空的目的是把 聚合反應中產(chǎn)生的水除去，有利于聚合反應正向進行。
[0027] 在其中一些實施例中，所述透明尼龍的合成方法，包括如下步驟：
[002引 （1)將真空干燥后的單體1加入到攬拌式聚合反應器中，同時加入所述聚醋酷 胺、結(jié)晶促進劑、分子量調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、W及適量的水；然后抽真空4~6min，通氮氣4~ 6min，如此循環(huán)5~7次，使反應物