一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法及脂肪族透明聚酰胺技术

本发明专利技术公开了一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法及脂肪族透明聚酰胺，本发明专利技术采用固体的脂肪族透明聚酰胺盐进行聚合反应，解决了现有技术中反应原料配比难以控制的问题。本发明专利技术的聚合反应分为加压反应、常压反应和减压反应三个阶段，其中的减压反应阶段可以使缩合聚合反应副产物顺利移除反应体系，有利于反应平衡正向移动，可以得到分子量更高的脂肪族透明聚酰胺。

【技术实现步骤摘要】
一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法及脂肪族透明聚酰胺
本专利技术涉及聚酰胺制备领域，具体地，涉及一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法及其制备的脂肪族透明聚酰胺。
技术介绍
聚酰胺(polyamide，PA)，俗称尼龙，自20世纪30年代实现工业化以来已经有八十多年的历史。初期主要作为纺丝的原料，20世纪50年代以后才作为工程塑料使用，随着汽车工业、电子、交通运输、机械、航空航天和各种日用工业等应用领域的迅速发展，其生产和需求量已经位于五大工程塑料的首位。一般的透明聚合物在对其使用场合苛刻时，如高温、高压、有机溶剂存在下就很难满足要求，而透明聚酰胺以其优异的力学性能、热性能、耐腐蚀性，再加上高透明性，将在特种使用环境领域发挥出巨大的优势。如今，透明聚酰胺广泛应用于燃料和油的周围机械部件和电气机械部件，如流量计套、过滤器盖、打火机油槽等，尤其是在精密的光学仪器、耐压视窗、观察镜、高档体育器材、特种灯具外罩等领域已表现出不可替代的作用。脂肪族透明聚酰胺一般是由带有脂肪族的二元胺和脂肪族的二元羧酸聚合得到，这种聚合物的分子链上不含有苯环，所以它的耐热性和强度比一般的芳香族透明聚酰胺低。现有的透明聚酰胺大多采用二元羧酸和二元胺作为单体直接缩合聚合合成，专利EP848034A3、US20070197692、US6943231等公开了采用一步法生产透明聚酰胺。聚酰胺的合成是缩聚反应，平衡常数较小，如果想要合成高分子量的聚合物需要用高真空脱除小分子副产物。但是，在这样的条件下，二元酸容易发生脱羧反应，二元胺容易挥发。这样原料中的二元胺和二元酸的摩尔比就会发生变化。原料的摩尔比会影响到产物的分子量，进而影响到最终的聚合物性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法，该制备方法可以解决现有技术中直接缩合聚合法制备聚酰胺难以控制原料摩尔比的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：(1)使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中溶解并进行酸碱中和反应，得到含有聚酰胺盐的溶液；(2)使所述含有聚酰胺盐的溶液经分离和提纯，得到粉末状聚酰胺盐；(3)使所述粉末状聚酰胺盐发生聚合反应，得到脂肪族透明聚酰胺，其中，所述聚合反应分为三个阶段，反应条件分别为：第一阶段，压力为0.5-2MPa，温度为175-245℃，反应时间为1-5h；第二阶段，压力为0.1-1.2MPa，温度为185-260℃，反应时间为1-5h；第三阶段，真空度为0.06-0.1MPa，温度为185-260℃，反应时间为0.5-2h。本专利技术还提供上述制备方法制备的脂肪族透明聚酰胺，该脂肪族透明聚酰胺的玻璃化转变温度为120-150℃，透光率为85-92％，特性粘度为50-65dL/g。通过上述技术方案，首先使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中进行酸碱中和反应得到聚酰胺盐，然后采用提纯后的聚酰胺盐进行聚合反应得到脂肪族透明聚酰胺。本专利技术采用固体的脂肪族透明聚酰胺盐进行聚合反应，解决了现有技术中反应原料配比难以控制的问题。本专利技术的聚合反应分为加压反应、常压反应和减压反应三个阶段，其中的减压反应阶段可以使缩合聚合反应副产物顺利移除反应体系，有利于反应平衡正向移动，可以得到分子量更高的脂肪族透明聚酰胺。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中溶解并进行酸碱中和反应，得到含有聚酰胺盐的溶液；(2)使所述含有聚酰胺盐的溶液经分离和提纯，得到粉末状聚酰胺盐；(3)使所述粉末状聚酰胺盐发生聚合反应，得到脂肪族透明聚酰胺，其中，所述聚合反应分为三个阶段，反应条件分别为：第一阶段，压力为0.5-2MPa，温度为175-245℃，反应时间为1-5h；第二阶段，压力为0.1-1.2MPa，温度为185-260℃，反应时间为1-5h；第三阶段，真空度为0.06-0.1MPa，温度为185-260℃，反应时间为0.5-2h。本专利技术在有机醇或水中进行酸碱中和反应得到脂肪族透明聚酰胺盐，采用固体的脂肪族透明聚酰胺盐进行聚合反应，解决了现有技术中反应原料配比难以控制的问题。本专利技术的聚合反应分为加压反应、常压反应和减压反应三个阶段，其中的减压反应阶段可以使缩合聚合反应副产物顺利移除反应体系，有利于反应平衡正向移动，可以得到分子量更高的脂肪族透明聚酰胺。根据本专利技术，上述脂肪族二元羧酸的含义为本领域技术人员所熟知的，可以为选自直链的饱和脂肪族二元羧酸或脂环族二元羧酸。其中，直链的饱和脂肪族二元羧酸的通式可以为HCOO(CH2)nCOOH，n可以为8-16的整数。具体地，直链的饱和脂肪族二元羧酸优选为选自壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸中的一种或几种；脂环族二元羧酸优选为1,4-环己二甲酸和/或1,3-环己二甲酸。根据本专利技术，上述脂环族二元胺的含义为本领域技术人员所熟知的，可以为选自脂环族单环二元胺或脂环族多环二元胺。采用脂环族二元胺与脂肪族二元羧酸反应可以使产物聚酰胺具有适宜的结晶度，以使产物聚酰胺同时保持较好的透明性和力学性能。具体地，脂环族二元胺优选为选自3,3-二甲基-4,4-二氨基-二环己基甲烷、4,4-二氨基-二环己基甲烷、异弗尔酮二胺、1,3-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺和1,4-环己烷二甲胺中的一种或几种。作为本专利技术更优选的一种实施方式，上述脂环族二元胺为环己烷二胺和4,4-二氨基-二环己基甲烷，并且，环己烷二胺和4,4-二氨基-二环己基甲烷的用量摩尔比优选为1：(4-10)。在这一优选的实施方式中，将脂环族多环二胺4,4-二氨基-二环己基甲烷和脂环族单环二胺环己烷二胺配合使用，可以得到两种脂肪族透明聚酰胺盐，使这两种聚酰胺盐缩合聚合得到的脂肪族透明聚酰胺的透光率高并且耐热性好。在根据本专利技术的制备方法中，首先使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中溶解并进行酸碱中和反应，其中脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺可以溶解于相同或不同的有机醇或水中，优选情况下，脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺溶解于相同的有机醇或水中。脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺可以分别溶解与有机醇或水中再混合均匀，也可以将脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺溶解于同一有机醇或水中，并分散均匀。溶解过程的温度可以在很大范围内变化，本专利技术不做特别的要求，只要满足脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺可以溶解并且分散均匀即可，优选情况下，脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机溶剂中溶解的温度可以为35-80℃。在根据本专利技术的制备方法中，脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺溶解于有机醇或水后，可以在溶剂中进行酸碱中和反应，以得到脂肪族透明聚酰胺盐，其中脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺的用量比不做特别的要求，只要满足二者可以发生酸碱中和反应即可，优选情况下，脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺的用量摩尔比可以为1:1。根据本专利技术，上述酸碱中和反应的反应条件没有特别的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中溶解并进行酸碱中和反应，得到含有聚酰胺盐的溶液；(2)使所述含有聚酰胺盐的溶液经分离和提纯，得到粉末状聚酰胺盐；(3)使所述粉末状聚酰胺盐发生聚合反应，得到脂肪族透明聚酰胺，其中，所述聚合反应分为三个阶段，反应条件分别为：第一阶段，压力为0.5‑2MPa，温度为175‑245℃，反应时间为1‑5h；第二阶段，压力为0.1‑1.2MPa，温度为185‑260℃，反应时间为1‑5h；第三阶段，真空度为0.06‑0.1MPa，温度为185‑260℃，反应时间为0.5‑2h。

【技术特征摘要】
1.一种脂肪族透明聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机醇或水中溶解并进行酸碱中和反应，得到含有聚酰胺盐的溶液；(2)使所述含有聚酰胺盐的溶液经分离和提纯，得到粉末状聚酰胺盐；(3)使所述粉末状聚酰胺盐发生聚合反应，得到脂肪族透明聚酰胺，其中，所述聚合反应分为三个阶段，反应条件分别为：第一阶段，压力为0.5-2MPa，温度为175-245℃，反应时间为1-5h；第二阶段，压力为0.1-1.2MPa，温度为185-260℃，反应时间为1-5h；第三阶段，真空度为0.06-0.1MPa，温度为185-260℃，反应时间为0.5-2h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机溶剂中溶解的温度为35-80℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二元羧酸和脂环族二元胺在有机溶剂中进行酸碱中和反应的反应条件为在35-80℃下反应0.5-4h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二元羧酸为直链的饱和脂肪族二元羧酸或脂环族二元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉斌，李丽丽，
申请(专利权)人：大连理工常熟研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32