一种抗静电尼龙6及其制备方法技术

技术编号:19383872 阅读:3 留言:0更新日期:2018-11-10 00:15
本发明专利技术涉及一种抗静电尼龙6及其制备方法,包括己内酰胺的水解反应,得到溶液A;溶液A与聚乙二醇在90‑130℃,常压反应2~4小时,之后降压除水,继续反应1‑3小时,降温得到溶液B;加入己内酰胺和分子量调节剂,加热到260~280℃,加压反应2‑4小时,之后降温降压,继续反应1~2小时,出料并进行萃取、干燥,即得所述抗静电尼龙6。本发明专利技术所述的抗静电尼龙6制备方法过程简洁,共聚改性效果明显,且产品的断裂伸长性能和缺口冲击强度皆有不同程度的提升,在拉伸强度和弯曲模量上可与未改性产品相媲美,具有优良的综合性能。

An antistatic nylon 6 and preparation method thereof

The present invention relates to an antistatic nylon 6 and its preparation method, including hydrolysis reaction of caprolactam to obtain solution A; reaction of solution A with polyethylene glycol at 90 130 C for 2-4 hours at atmospheric pressure, then depressurization and dehydration, continuous reaction for 1 3 hours, and cooling to obtain solution B; addition of caprolactam and molecular weight regulator, heating to 260. The antistatic nylon 6 can be obtained by pressurizing reaction for 2 4 hours at ~280 C, then lowering temperature and pressure, continuing reaction for 1 ~2 hours, discharging material, extracting and drying. The preparation process of the antistatic nylon 6 is simple, the copolymerization modification effect is obvious, and the breaking elongation and notch impact strength of the product are improved to varying degrees, which can be comparable to the unmodified product in tensile strength and bending modulus, and has excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电尼龙6及其制备方法
本专利技术涉及尼龙6改性领域,尤其是一种抗静电尼龙6及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺6(尼龙6)是一种综合性能优良的塑料品种,它具有良好的力学性能、优异的耐磨性能、优异的耐化学性能和良好的加工性能,在纺织、电子、汽车、包装等领域都有广泛的应用。与其它塑料类似,尼龙6分子通过共价键结合,主链结构中的极性基团较少,因此,尼龙6有较大的表面电阻,达1013~1014Ω,是良好的绝缘体。但在摩擦发生时,会产生静电积累,在电子电气、煤矿、纺织等领域,由于摩擦、挤压等原因,产生的静电放电,轻则产生吸尘、电子器件击穿,引起集成电路破坏、放电,重则会产生火灾、爆炸等危险事故,给工业生产、日常生活产生了较大的不利影响。如何改善聚酰胺6的抗静电性能,对尼龙6材料应用范围的扩展有很大的意义。目前,对尼龙6进行抗静电改性的方法主要有:1.物理共混法:该法是通过螺杆共混等方法,在PA6塑料基体中混入各种抗静电剂/导电剂,这些材料在混合材质中可形成导电通道,从而达到提高材料抗静电性能的方法。该法常用的抗静电剂/导电剂包括炭黑、金属粉末、碳素纤维、石墨、结构型导电高分子、表面活性剂等,它们分散在聚合物基体中,形成导电的高分子聚合物混合物。炭黑、金属粉末等材料容易使混合物颜色加深,难以开发出浅色材料;金属粉末还会使材料抗腐蚀性能变差,影响材料的耐久性能。有机合成抗静电剂则没有这些缺点,是塑料抗静电改性的研究热点之一。2.表面处理法:该法是通过表面整理的方法,在聚合物表面生成一种抗静电保护层,降低表面电阻率,从而达到抗静电的目的,该法多应用于纺织领域。抗静电剂能在材料表面形成导电层,降低表面电阻。较常见的是通过刷涂、喷涂、浸涂等方法将抗静电剂涂覆于材料表面。该法见效快,适用面广,但存在着容易因摩擦、洗涤而脱落,抗静电时效性较差等缺点。3.共聚改性法:共聚改性法是从聚合物的结构设计着手,在聚合物的链段中增加极性基团,从而达到改善聚合物抗静电性能的目的。一般而言,该法是通过共聚改性的方法,将带有较多极性基团的抗静电的单体引入聚合物的结构中,增加聚合物结构链段中的极性基团,从而达到静电改性的目的。共聚改性法是一种永久性的材料抗静电改性方法。同时,聚合物结构的改变也会对抗静电性能以外的其它性能产生影响,通常是会降低产品的机械性能。4.其它方法:其它抗静电改性方法包括射束辐照抗静电改性法等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有技术存在的不足,提供一种抗静电尼龙6及其制备方法。本专利技术中,利用制备尼龙6的原料己内酰胺为起始物料,不增加企业购置新原料的成本和储存负担,通过己内酰胺水解生成6-氨基己酸,进一步与聚乙二醇反应形成氨基己酸聚乙二醇酯,加入到尼龙6的生产体系中,氨基己酸聚乙二醇酯中含有氨基和羟基,可以与聚酰胺链段上的部分羧基和氨基发生共聚缩合反应,从而对聚酰胺进行共聚改性。本专利技术的优选方案是采用210~240℃的高温反应,之后降温到110~130℃并降压以除去水分,水的减少使得后续反应平衡向生成聚合物方向移动,提高收率。溶液A主要含有6-氨基己酸和少量的水、未反应的己内酰胺,溶液A不需要分离、提纯操作即可用于与聚乙二醇反应,溶液A中未反应的己内酰胺在步骤3)中参与尼龙6的生成,从而简化了工艺流程,这是利用己内酰胺为起始物料制备改性试剂的优势之一。溶液A与聚乙二醇反应过程为脱水反应,温度为90-130℃,温度过低,反应率低;温度过高,会发生聚合。。为了保证改性效果,反应一段时间后,通过真空泵,将压力降至-0.02~-0.05MPa,以去除反应水分,提高酯化反应率。本专利技术中,聚乙二醇的分子量为400~1000,分子量高于1000,反应活性很低,不利于改性反应的完成;分子量低于400,链段太短,改性效果不明显。本专利技术中,步骤3)进行共聚改性,反应温度为240~280℃,温度过低,反应速度低;温度过高,发生分解。优选地,反应过程分成两段,先温度升至260~280℃,保温反应3~5小时,之后将压力降至-0.02~-0.05MPa,温度降至240~260℃,保温反应1~2小时,先高温反应再降温降压反应可以有效增加反应收率。具体方案如下:一种抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水,充入保护性气体置换空气,进行己内酰胺的水解反应,得到溶液A;2)将步骤1)所得的溶液A与聚乙二醇按照质量比为1:1-1:10,投入聚合反应器中,在聚合反应器中充入保护性气体置换空气,加入浓硫酸,升温至90-130℃,常压反应2~4小时,之后降压除水,保温90-130℃继续反应1-3小时,降温得到溶液B;3)向步骤2)中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂,在保护性气氛下,加热到260~280℃,加压反应2-4小时,之后降温降压,继续反应1~2小时,出料并进行萃取、干燥,即得所述抗静电尼龙6。进一步的,步骤1)中己内酰胺和去离子水的质量比为1.5:1~4.5:1。进一步的,步骤1)包括1a)在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水,充入保护性气体置换空气,升温至210~240℃,压力0.8~1.2MPa,反应2~4小时;1b)降温至110~130℃并降压以除水,得到溶液A。进一步的,步骤2)包括2a)将步骤1)所得的溶液A与聚乙二醇按照质量比为1:2-1:6,投入聚合反应器中,在聚合反应器中充入保护性气体置换空气,当温度升至90~98℃加入浓硫酸,继续升温至100-130℃,常压反应2~4小时;2b)降压至-0.02~-0.05MPa,除水,保持压力为-0.02~-0.05MPa,保温100-130℃继续反应1-3小时,降温得到溶液B。进一步的,步骤2)中所述聚乙二醇的分子量为400-1000。进一步的,步骤2)中所述浓硫酸的加量为溶液A总重的0.5-1%。进一步的,步骤3)中所述分子量调节剂为苯甲酸或乙酸;任选的,步骤3)中所述分子量调节剂的加量占步骤3)中加入己内酰胺总重的0.2-0.5%。进一步的,步骤3)包括3a)向步骤2)中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂,在保护性气氛下,以8~12℃/10min的速度升温,并保持压力为0.03~0.08MPa,温度升至260~280℃,保温反应2~4小时;3b)将压力降至-0.02~-0.05MPa,温度降至240~260℃,保温反应1~2小时,出料并进行萃取、干燥,即得所述抗静电尼龙6。本专利技术还保护所述的抗静电尼龙6的制备方法制备得到的抗静电尼龙6。进一步的,所述抗静电尼龙6的表面电阻为1010-1012Ω,断裂伸长率为43-55%,缺口冲击强度为31-39J/m。有益效果:本专利技术所述的抗静电尼龙6制备方法利用尼龙6的主要生产原料己内酰胺制成改性试剂,加入到尼龙6的生产体系中,过程简洁,共聚改性效果明显,且产品的断裂伸长性能和缺口冲击强度皆有不同程度的提升,在拉伸强度和弯曲模量上可与未改性产品相媲美,具有优良的综合性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。本实施本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水,充入保护性气体置换空气,进行己内酰胺的水解反应,得到溶液A;2)将步骤1)所得的溶液A与聚乙二醇按照质量比为1:1‑1:10,投入聚合反应器中,在聚合反应器中充入保护性气体置换空气,加入浓硫酸,升温至90‑130℃,常压反应2~4小时,之后降压除水,保温90‑130℃继续反应1‑3小时,降温得到溶液B;3)向步骤2)中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂,在保护性气氛下,加热到260~280℃,加压反应2‑4小时,之后降温降压,继续反应1~2小时,出料并进行萃取、干燥,即得所述抗静电尼龙6。

【技术特征摘要】
1.一种抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水,充入保护性气体置换空气,进行己内酰胺的水解反应,得到溶液A;2)将步骤1)所得的溶液A与聚乙二醇按照质量比为1:1-1:10,投入聚合反应器中,在聚合反应器中充入保护性气体置换空气,加入浓硫酸,升温至90-130℃,常压反应2~4小时,之后降压除水,保温90-130℃继续反应1-3小时,降温得到溶液B;3)向步骤2)中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂,在保护性气氛下,加热到260~280℃,加压反应2-4小时,之后降温降压,继续反应1~2小时,出料并进行萃取、干燥,即得所述抗静电尼龙6。2.根据权利要求1所述的抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:步骤1)中己内酰胺和去离子水的质量比为1.5:1~4.5:1。3.根据权利要求1所述的抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:步骤1)包括1a)在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水,充入保护性气体置换空气,升温至210~240℃,压力0.8~1.2MPa,反应2~4小时;1b)降温至110~130℃并降压以除水,得到溶液A。4.根据权利要求1所述的抗静电尼龙6的制备方法,其特征在于:步骤2)包括2a)将步骤1)所得的溶液A与聚乙二醇按照质量比为1:2-1:6,投入聚合反应器中,在聚合反应器中充入保护性气体置换空气,当温度升至90~98℃加入浓硫酸,继续升温至100-...

【专利技术属性】
技术研发人员:周志威简锦炽宋敏梨
申请(专利权)人:中仑塑业福建有限公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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