聚酰胺及其制备方法技术

本发明专利技术的实施例提供一种聚酰胺，包括下列重复单元：‑[A]p‑、‑[B]q‑及‑[C]r‑，其中A、B、C是分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；

【技术实现步骤摘要】
聚酰胺及其制备方法
本专利技术涉及聚酰胺及其制备方法。
技术介绍
尼龙(Nylon)6是由己内酰胺(caprolactam,CPL)聚合而成的聚酰胺，其在柔韧性、弹力回复性、耐碱性、耐磨性及抗紫外线等方面有极佳表现。由于尼龙6具有上述良好的特性，全球尼龙6所织造的尼龙纺织品广泛应用于服装、地毯等产业上。然而，由于聚合后的尼龙6中含环状等低分子量化合物的副产物太多，需消耗大量热水进行萃取，导致萃取物内副产物的分离成本高且尼龙6的产率降低等问题。为了解决上述问题，目前已知的现有技术是将己二胺(Hexamethylenediamine,HMDA)与纯对苯二甲酸(pureterephthalicacid,PTA)加入尼龙6中，即进行”HMDA+PTA+CPL”的共聚合反应，以降低热水可萃取率。然而，由上述技术所制造的聚酰胺具有熔点大幅下降的问题，这会导致机械物性降低并限制产品的开发范围与应用领域。再者，在上述技术中，由于芳香系PTA与脂肪系尼龙的互溶性低及两者末端官能基间的反应活性差异大，使得PTA反应不完全，导致聚酰胺产物容易产生低聚物而造成物性不稳定且变异性增加。此外，上述技术需使用己二胺(HMDA)作为共聚单体，由于己二胺(HMDA)的沸点低容易馏出，造成产物的分子量上升受限，且己二胺的生产存在环境污染的问题，限制了后续相关技术与应用的开发。因此，目前亟需一种新的聚酰胺，使其在降低热水可萃取率的同时，能够克服产物熔点下降、产生低聚物及分子量上升受限等问题。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种聚酰胺，包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，其中A、B、C为分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。本专利技术的实施方式另提供一种聚酰胺的制备方法，包括：将单体A1与单体B1进行反应以得到盐类；将单体C1进行开环反应之后，加入该盐类，并进行熔融聚合反应，以得到该聚酰胺；其中，该聚酰胺包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，A、B、C为分别衍生自单体A1、B1、C1的重复单元；其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。【具体实施方式】本专利技术的实施方式使用低碳数的二胺先与PTA反应以形成低碳数的芳香二胺，由于上述芳香二胺相较于己二胺(HMDA)具有高熔点，故可避免聚酰胺产物的分子量上升受限。此外，本专利技术实施方式的聚酰胺可维持高熔点，从而解决尼龙6在共聚合反应后熔点大幅下降的问题。在本专利技术的制备方法中，首先将碳数为2-5的二胺与纯对苯二甲酸(PTA)进行反应以得到芳香二胺单体A1。在一实施方式中，如下式(1)所示，芳香二胺单体A1为二氨基乙基对苯二甲酰胺(Bisaminoethylterephthalamide,BATM)，其由乙二胺(Ethylenediamine,EDA)与纯对苯二甲酸(PTA)反应所制成，应注意的是，式(1)所使用的化合物仅为示例，但本专利技术并不以此为限。值得注意的是，相较于现有技术中直接使用低沸点的己二胺(HMDA)作为反应物，在本专利技术的制备方法中先将低碳数的二胺与PTA反应以形成芳香二胺，由于芳香二胺具有高熔点，故可避免反应物因沸点低于聚合反应的温度而容易馏出，从而导致聚酰胺产物的分子量上升受限。再者，由于上述芳香二胺与脂肪系尼龙的互溶性较高，且两者末端官能基间的反应活性差异较小，故可避免低聚物的产生，进而增加产物的稳定性并降低变异性。此外，相较于尼龙6，上述芳香二胺的加入可抑制环状副产物的产生，且可降低热水可萃取率而增加聚酰胺的产率。接着，将碳数为2-6的内酰胺(Lactam)开环后与纯对苯二甲酸(PTA)进行反应以得到芳香二酸单体B1。在一实施方式中，如下式(2)所示，芳香二酸单体B1为双羧基戊基对苯二甲酰胺(Biscarboxylpentylterephthalamide,BCTM)，其由己内酰胺(CPL)开环后与纯对苯二甲酸(PTA)反应所制成，应注意的是，式(2)所使用的化合物仅为示例，但本专利技术并不以此为限。再者，藉由将上述芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1进行反应以得到酰胺衍生物。在一些实施方式中，芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比为0.9至1.1，例如：芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比为1。若芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比小于0.9，则会导致产物的胺价低于酸价，使得分子量上升受限。若芳香二胺单体A1与芳香二酸单体B1的摩尔比大于1.1，则会导致产物的胺价高于酸价，也会使得分子量上升受限。再者，在氮气环境及约95-120℃/1.0-2.1大气压(atm)(例如：约100℃/2atm)的条件下，将己内酰胺(CPL)单体C1与水进行开环反应。接着，加入上述酰胺衍生物，并在约180-240℃(例如：约210-240℃)的温度下进行熔融聚合反应。在一些实施方式中，以芳香二胺单体A1、芳香二酸单体B1及己内酰胺(CPL)单体C1的总摩尔数为基准，己内酰胺(CPL)单体C1可为10-99mol％，例如：己内酰胺(CPL)单体C1可为60-99mol％。若己内酰胺(CPL)单体C1的含量比例小于10mol％，则会导致产物熔点太高，聚合物在反应器内快速结块，搅拌及下料困难；若己内酰胺(CPL)单体C1的含量比例大于99mol％，则会导致产物物性与尼龙6的差异小，失去改性的目的。最后，将反应温度控制在约250-260℃(例如：约255℃)并反应约4-7小时(例如：反应约6小时)，以得到聚酰胺。根据上述制备方法所得的聚酰胺包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-，其中A、B、C为分别衍生自单体A1、B1、C1的重复单元；在一些实施方式中，单体A1为芳香二胺，且m为2-5的整数；单体B1为芳香二酸，且n为2-6的整数；单体C1为己内酰胺(CPL)。p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，在一些实施方式中，以p、q及r的总摩尔数为基准，r可为10-99mol％，例如：r可为60-90mol％，且p与q的摩尔比可为0.9至1.1，例如：p与q的摩尔比可为1.0。在一些实施方式中，聚酰胺可为无规共聚物(randomcopolymer)；在另一些实施方式中，聚酰胺可为交替共聚物(alternatingcopolymer)，例如，该交替共聚物的排列顺序可为-[A]-[B]-[C]-。在一些实施方式中，聚酰胺的分子量以相对粘度(relativeviscosity,RV)表示，聚酰胺的相对粘度(RV)可为2.0-3.5，例如：2.40-2.65。应注意的是，聚酰胺的相对粘度可视需要调整，并不限于此范围。在一些实施方式中，聚酰胺的熔点(Tm)可为150℃-310℃，例如：180-310℃。若聚酰胺的熔点小于150℃，则会导致机械物性降低，并限制产品的开发范围与应用领域。值得注意的是，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺，包括下列重复单元：‑[A]p‑、‑[B]q‑及‑[C]r‑其中A、B、C是分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；

【技术特征摘要】
2017.04.17 TW 106112742;2017.12.01 TW 1061421311.一种聚酰胺，包括下列重复单元：-[A]p-、-[B]q-及-[C]r-其中A、B、C是分别衍生自A1、B1、C1的重复单元；其中m为2-5的整数，n为2-6的整数；p、q及r分别代表A、B及C的摩尔百分比(mol％)，以p、q及r的总摩尔数为基准，r为10-99mol％，且p与q的摩尔比为0.9至1.1。2.如权利要求1所述的聚酰胺，其中r为60-99mol％。3.如权利要求1所述的聚酰胺，其中A1为4.如权利要求1所述的聚酰胺，其中B1为5.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺为无规共聚物(randomcopolymer)。6.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺为交替共聚物(alternatingcopolymer)。7.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺的熔点(Tm)为150℃-310℃。8.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺的相对粘度(RV)为2.0-3.5。9.如权利要求1所述的聚酰胺，其中该聚酰胺具有较尼龙6更低的热水可萃取量。10.一种聚酰胺的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田忠，周宏根，张木佑，吴机政，
申请(专利权)人：台湾化学纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71