一種半芳香尼龍的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及尼龍的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種半芳香尼龍及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 半芳香尼龍是由帶有芳香環(huán)的二元酸或二元胺與脂肪族二胺或二酸經(jīng)過共聚得 到的一種聚酰胺材料，其兼具脂肪族尼龍的易加工性與全芳香尼龍的高強度、耐熱、耐溶 劑、低吸濕的優(yōu)點。多樣的成型加工方式與優(yōu)異的性能，使其能夠適用于一些脂肪族尼龍與 全芳族尼龍都無法滿足要求的領(lǐng)域，如汽車發(fā)動機部件的輕量化、電子器件的表面安裝技 術(shù)。目前，主要的半芳香尼龍產(chǎn)品有：尼龍6T共聚物、尼龍9T、尼龍IOT等。其中尼龍6T共 聚物由尼龍6T鹽與其他脂肪族尼龍鹽共聚得到，由于通過改變各原料含量可以得到一系 列不同性能的產(chǎn)品以滿足不同的應(yīng)用要求，而且其原料相對易得，尼龍6T共聚物在現(xiàn)有半 芳香尼龍產(chǎn)品中占有最大的比例。
[0004] US4603166、 US4603193、 US4831108、 US4163101、 US5387645、 US5112685、 US5153250、US5500473、US5981692、US5516882 號等美國專利文獻以及 CN1537881A、 CN1127266A、CN1246490A、CN1227232A、CN1590433A號等中國專利文獻都公開了半芳香尼龍 的制備方法，對于聚合工藝問題都提出了解決方案。但這些專利中，預(yù)聚合工藝有的采用了 聚合溫度高或聚合壓力大的合成方法，聚合物易氧化，且對設(shè)備要求高；有的采用了聚合溫 度低的合成方法，這容易造成釜內(nèi)固化，出料不順，且預(yù)聚物初始粘度低，不利于后續(xù)增粘； 現(xiàn)有增粘工藝選用的是固相增粘，此工藝增粘時間長，生產(chǎn)效率低。因此，找到一種更有效 地合成工藝以解決聚合物氧化及釜內(nèi)固化問題，并得到一種適中粘度的預(yù)聚物、且能快速 有效增粘的半芳香尼龍產(chǎn)品，這一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員長期面臨克服的技術(shù)問題。
【背景技術(shù)】
[0005] 半芳香尼龍是由帶有芳香環(huán)的二元酸或二元胺與脂肪族二胺或二酸經(jīng)過共聚得 到的一種聚酰胺材料，其兼具脂肪族尼龍的易加工性與全芳香尼龍的高強度、耐熱、耐溶 劑、低吸濕的優(yōu)點。多樣的成型加工方式與優(yōu)異的性能，使其能夠適用于一些脂肪族尼龍與 全芳族尼龍都無法滿足要求的領(lǐng)域，如汽車發(fā)動機部件的輕量化、電子器件的表面安裝技 術(shù)。目前，主要的半芳香尼龍產(chǎn)品有：尼龍6T共聚物、尼龍9T、尼龍IOT等。其中尼龍6T共 聚物由尼龍6T鹽與其他脂肪族尼龍鹽共聚得到，由于通過改變各原料含量可以得到一系 列不同性能的產(chǎn)品以滿足不同的應(yīng)用要求，而且其原料相對易得，尼龍6T共聚物在現(xiàn)有半 芳香尼龍產(chǎn)品中占有最大的比例。
[0006] US4603166、 US4603193、 US4831108、 US4163101、 US5387645、 US5112685、 US5153250、US5500473、US5981692、US5516882 號等美國專利文獻以及 CN1537881A、 CN1127266A、CN1246490A、CN1227232A、CN1590433A號等中國專利文獻都公開了半芳香尼龍 的制備方法，對于聚合工藝問題都提出了解決方案。但這些專利中，預(yù)聚合工藝有的采用了 聚合溫度高或聚合壓力大的合成方法，聚合物易氧化，且對設(shè)備要求高；有的采用了聚合溫 度低的合成方法，這容易造成釜內(nèi)固化，出料不順，且預(yù)聚物初始粘度低，不利于后續(xù)增粘； 現(xiàn)有增粘工藝選用的是固相增粘，此工藝增粘時間長，生產(chǎn)效率低。因此，找到一種更有效 地合成工藝以解決聚合物氧化及釜內(nèi)固化問題，并得到一種適中粘度的預(yù)聚物、且能快速 有效增粘的半芳香尼龍產(chǎn)品，這一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員長期面臨克服的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一種 半芳香尼龍的制備方法，該制備方法能使得出料順利且產(chǎn)率高，并得到粘度適中的預(yù)聚物， 且有利于后期快速、有效地增粘。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種半芳香尼龍的制備方法，包 括以下步驟： (1) 預(yù)聚物的制備：按相應(yīng)質(zhì)量份數(shù)稱取尼龍鹽混合物、封端劑、催化劑、抗氧劑和去離 子水，將前述原料加入聚合反應(yīng)釜中，閉合聚合反應(yīng)釜，使釜內(nèi)保持惰性氣氛；通過加熱使 釜內(nèi)溫度達到160°C以上，使釜內(nèi)壓力達到I. 2MPa以上，使加入聚合反應(yīng)釜內(nèi)的原料充分 反應(yīng)；然后繼續(xù)提高釜內(nèi)的溫度至250°C以上(優(yōu)選250°C~300°C)，并釋放聚合反應(yīng)釜內(nèi) 的水蒸氣以逐步降低釜內(nèi)壓力至0.8 MPa以下，最后將反應(yīng)得到的預(yù)聚物從釜中排出；通 過控制合適的釜內(nèi)溫度及釜內(nèi)壓強，使預(yù)聚物的粘度控制在合理范圍內(nèi)，同時避免預(yù)聚物 被氧化或發(fā)生固化； (2) 預(yù)聚物的增粘：將上述得到的預(yù)聚物先進行粉碎，然后通過擠出機熔融，再輸送至 液相增粘釜快速有效地提高其粘度，得到所述半芳香尼龍產(chǎn)品。
[0009] 在目前的尼龍產(chǎn)業(yè)中，特別是半芳香尼龍的制備中，還沒有嘗試使用液相增粘技 的相關(guān)報道，在常規(guī)的固相增粘方式中，半芳香尼龍以固體顆粒方式投入固相釜，低真空度 條件下，水分子先從顆粒內(nèi)部擴散至顆粒表面，然后再從顆粒表面脫出，但小分子脫除速率 較低，粘度增加很慢，而我們通過將半芳香尼龍預(yù)聚體(半芳香低粘熔體）從液相增粘釜頂 部進入，通過分配器進行分配，均勻地利用自身重力慢慢地自然滑落，形成低粘度熔體連續(xù) 薄膜，在低真空度條件下，水分子直接從薄膜表面脫除，粘度迅速增加。
[0010] 上述的制備方法中，優(yōu)選的：所述尼龍鹽混合物、封端劑、催化劑、抗氧劑和去離子 水的質(zhì)量份數(shù)配比如下： 尼龍鹽混合物 100份； 封端劑 0. 3~I. 0份； 催化劑 0. 1~0. 6份； 抗氧劑 0. 5~I. 0份； 去離子水 20~60份。
[0011] 上述的制備方法中，優(yōu)選的：所述尼龍鹽混合物由以下質(zhì)量分數(shù)的組分組成： 尼龍鹽I 40%~60% ; 尼龍鹽II 5%~55%; 尼龍鹽III 5%~55% ; 所述尼龍鹽I為尼龍6T鹽、尼龍9T鹽、尼龍IOT鹽、尼龍IlT鹽、尼龍12T鹽或尼龍 13T鹽，所述尼龍鹽II為尼龍66鹽、尼龍61鹽、尼龍610鹽、尼龍612鹽或己內(nèi)酰胺，所述尼 龍鹽III為尼龍1010鹽、尼龍1212鹽、十二內(nèi)酰胺或ω-氨基十三酸。
[0012] 上述的尼龍鹽I、尼龍鹽II以及尼龍鹽III主要由以下原料組分芳香族二羧酸、月旨 肪族二羧酸、脂環(huán)族二羧酸及脂肪族二元胺等合成制備得到： 芳香族二羧酸主要包括對苯二甲酸、間苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、2, 5-二氯對苯 二甲酸、2, 6-萘二酸、2, 7-萘二酸、1，4-萘二酸、4, 4' -聯(lián)苯二甲酸、二苯基甲烷-4, 4' -二 羧酸、二苯基砜-4, 4' -二羧酸中的一種或幾種，特別優(yōu)選對苯二甲酸或間苯二甲酸； 脂肪族二羧酸或脂環(huán)族二羧酸具體包括丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二 酸、壬二酸、癸二酸，二甲基丙二酸、3, 3-二乙基丁二酸、2-甲基己二酸、2, 2-二甲基戊二 酸、1，3_環(huán)戊烷二羧酸和1，4-環(huán)己烷二羧酸中的一種或幾種，特別優(yōu)選己二酸或癸二酸； 脂肪族二兀胺主要包括1，4- 丁二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬 二胺、1，10-癸二胺、1，11-十一烷二胺、1，12-十二烷二胺、1，13-十三烷二胺、2-甲 基-1，5-戊二胺、2, 2, 4-三甲基-1，6-己二胺、2-甲基-1，8-辛二胺中的一種或幾種，優(yōu)選 1，6-己二胺、1，10-癸二胺、1，12-十二烷二胺、1，13-十三烷二胺中的一種或幾種，特別優(yōu) 選1，6-己二胺、1，10-癸二胺。
[0013] 上述的制備方法，優(yōu)選的：所述封端劑為苯甲酸、2-萘甲酸或2-萘乙酸中的任意