一种生物基1,5-戊二胺制备的聚酰胺56材料制造技术

本发明专利技术提供了一种用生物基1,5‑戊二胺制备的可再生的、具有高阻燃性能的聚酰胺56材料，所述聚酰胺56材料为包括聚酰胺56和氮系阻燃剂的组合物，或者为戊二胺、己二酸以及氮系阻燃剂为聚合单体形成的聚合物。本发明专利技术提供的材料阻燃效果好，毒性小，安全性高，成本低廉，可作为工程塑料、纺丝材料使用。本发明专利技术提供的材料制备过程简便，工业应用前景广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚酰胺材料领域，具体涉及一种用生物基1,5-戊二胺制备的可再生的、具有高阻燃性能的聚酰胺56材料。
技术介绍
具有阻燃性能的聚酰胺材料是常见的聚酰胺材料之一，现有的种类大都是由阻燃剂与聚酰胺66(尼龙66)、聚酰胺6等组成，通常，为保证阻燃性能，阻燃剂在复合材料中的添加量较大，虽然提高了阻燃性能，但也导致了其在实际应用中存在较多缺陷，例如，当其作为纺丝材料时，纺丝性能较差，严重时甚至导致无法纺丝，当其作为工程塑料应用时也存在较多缺陷，首先，大剂量的阻燃剂导致较高的毒性，生产、使用等环节的安全隐患剧增，其次，大量的阻燃剂还可能导致尼龙化学组成的改变，从而致使其物理、化学性能的改变，因此须额外添加助剂来保证塑料性能，如增塑剂、增韧剂等，再者，大剂量的阻燃剂使阻燃材料的成本居高不下，这些都严重影响了阻燃性聚酰胺材料的应用。
技术实现思路
为克服现有聚酰胺阻燃材料存在的缺陷，本专利技术的一个目的是提供一种新型的聚酰胺阻燃材料，具有可再生以及高阻燃性能的优点。本专利技术的另一个目的是提供所述聚酰胺阻燃材料的制备方法。本专利技术提供了一种用生物基1,5-戊二胺制备的可再生的、具有高阻燃性能的聚酰胺56材料，其中，所述聚酰胺56材料为包括聚酰胺56和氮系阻燃剂的组合物；或者，所述聚酰胺56材料为戊二胺、己二酸以及氮系阻燃剂作为聚合单体形成的共聚物。具体来说，本专利技术所述的聚酰胺56材料可以为一混合物，包括聚酰胺56与氮系阻燃剂，本专利技术所述的聚酰胺56材料可以为一聚合物，由戊二胺、
己二酸、氮系阻燃剂作为单体共聚形成，由于氮系阻燃剂中含有大量胺基，可与形成聚酰胺的己二酸所含的羧基反应，由此形成改性的聚酰胺，具备良好阻燃性能。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述氮系阻燃剂包括铵盐型阻燃剂，铵盐型阻燃剂可以列举为：三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸胍、三聚氰胺氰尿酸(MCA)、三聚氰胺邻苯二甲酸盐、三聚氰胺草酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐、二氮杂萘酮、聚磷酸铵、聚氨酯中的一种或多种。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料的极限氧指数为30％(v/v)以上，优选33％(v/v)以上，更优选36％(v/v)以上。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料为组合物时，所述聚酰胺56的数均分子量优选为12000-30000；所述聚酰胺56材料为聚合物时，所述聚合物的数均分子量优选为12000-30000。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56可以通过连续聚合或间歇聚合的方法得到。举例说明，聚合过程可以为：以聚酰胺盐(戊二胺与己二酸形成)为原料，依次通过预聚步骤、减压或降压步骤以及终聚步骤制得。所述的聚酰胺盐溶液可以由以下方法制备：在氮气保护下将戊二胺溶于水中，边搅拌边加入二元酸，戊二胺与二元酸的摩尔比可以为(0.9-1.2)：(1-1.2)，搅拌，即可。所述聚酰胺盐溶液的浓度优选20-80％，优选50％-80％，更优选50-65％；所述百分比为聚酰胺占聚酰胺盐溶液的质量百分比。和/或，所述预聚的压力为3.0MPa以下，优选2.0MPa以下，更优选0.2-1.8Mpa。所述预聚优选预聚至聚合物含量80-100％，更优选预聚至聚合物含量85-95％。和/或，所述减压或降压的温度为180-290℃，优选200-280℃。所述降压或降压至常压或负压，优选表压-0.1～0MPa。和/或，所述终聚的温度为220-380℃，优选250-360℃。所述预聚前，优选还进行原料的浓缩。所述浓缩的压力为0.005-0.35MPa，优选0.05-0.35MPa；所述的浓缩温度60-200℃，优选80-180℃。所述浓缩后聚酰胺5X盐溶液的浓度优选50-95％，优选70-90％。所述终聚前，还可进行汽液分离。所述的分离的温度为230-320℃，优
选250-300℃。所述终聚后，根据需要可选择再进一步进行固相聚合以提高聚合物粘度。所述固相聚合前，优选先进行干燥处理。所述干燥优选在80-120℃真空下干燥4-24h。所述固相聚合优选在150-280℃和0-40Pa(绝压)下进行。所述终聚后，优选还进行冷却。所述冷却为冷却至100℃以下，优选冷却至80℃以下。所述的冷却为使用10-30℃的循环水冷却，优选使用10-20℃的循环水冷却。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料为聚合物时，所述聚合物也可以通过连续聚合和间歇聚合的方法得到。该聚合过程以聚酰胺盐(戊二胺与己二酸形成)为原料，依次通过预聚步骤、减压或降压步骤以及终聚步骤制得，氮系阻燃剂可在成盐过程中加入，也可在聚合过程中加入。所述的聚酰胺盐溶液可以由以下方法制备：在氮气保护下将戊二胺溶于水中，边搅拌边加入二元酸，戊二胺与二元酸的摩尔比可以为(0.9-1.2)：(1-1.2)，搅拌，即可。所述聚酰胺盐溶液的浓度优选20-80％，优选50％-80％，更优选50-65％；所述百分比为聚酰胺占聚酰胺盐溶液的质量百分比。和/或，所述预聚的压力为3.0MPa以下，优选2.0MPa以下，更优选0.2-1.8Mpa。所述预聚优选预聚至聚合物含量80-100％，更优选预聚至聚合物含量85-95％。和/或，所述减压或降压的温度为180-290℃，优选200-280℃。所述降压或降压至常压或负压，优选表压-0.1～0MPa。和/或，所述终聚的温度为220-380℃，优选250-360℃。所述预聚前，优选还进行原料的浓缩。所述浓缩的压力为0.005-0.35MPa，优选0.05-0.35MPa；所述的浓缩温度60-200℃，优选80-180℃。所述浓缩后聚酰胺5X盐溶液的浓度优选50-95％，优选70-90％。所述终聚前，还可进行汽液分离。所述的分离的温度为230-320℃，优选250-300℃。所述终聚后，根据需要可选择再进一步进行固相聚合以提高聚合物粘度。所述固相聚合前，优选先进行干燥处理。所述干燥优选在80-120℃真空下干燥4-24h。所述固相聚合优选在150-280℃和0-40Pa(绝压)下进行。所述终聚后，优选还进行冷却。所述冷却为冷却至100℃以下，优选冷
却至80℃以下。所述的冷却为使用10-30℃的循环水冷却，优选使用10-20℃的循环水冷却。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料为组合物时，由所述聚酰胺56和氮系阻燃剂以共混的形式制备。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述生物基1,5-戊二胺是利用来自于自然界的植物原料制备，所述1,5-戊二胺通过微生物发酵或酶转化的方法制备。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料作为阻燃或难燃材料，可进一步纺丝成为纺丝材料，或可加工成工程塑料。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述纺丝为全拉伸的丝、丝束和短切纤维以及作为地毯丝的膨化长丝、长丝、单丝、帘子线或充气安全袋用的工业丝、地毯丝等；所述纺丝为纱线、梭织布、针织布或无纺布；和/或，所述聚酰胺56材料制成纤维后的纤维强度为2-10cN/dex，优选3-8cN/dex；优选的，所述聚酰胺56制成纤维后的纤维回潮率为5％以上，优选5％-8％。和/或，所述工程塑料包括电子器件、汽车部件。本专利技术所述的聚酰胺材料中，所述聚酰胺56材料可以作为纺丝材料使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基1,5‑戊二胺制备的聚酰胺56材料，其特征在于，所述聚酰胺56材料为包括聚酰胺56和氮系阻燃剂的组合物；或者，所述聚酰胺56材料为戊二胺、己二酸以及氮系阻燃剂作为聚合单体形成的共聚物。

【技术特征摘要】
2015.05.12 CN 20151023982531.一种生物基1,5-戊二胺制备的聚酰胺56材料，其特征在于，所述聚酰胺56材料为包括聚酰胺56和氮系阻燃剂的组合物；或者，所述聚酰胺56材料为戊二胺、己二酸以及氮系阻燃剂作为聚合单体形成的共聚物。2.如权利要求1所述的聚酰胺56材料，其特征在于，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐、磷酸胍、三聚氰胺氰尿酸、二氮杂萘酮、聚氨酯中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的聚酰胺56材料，其特征在于，所述聚酰胺56材料的极限氧指数为30％(v/v)以上，优选为33％(v/v)以上。4.如权利要求1-3任一项所述的聚酰胺56材料，其特征在于，所述聚酰胺56材料为组合物时，所述聚酰胺56的数均分子量为12000-30000；所述聚酰胺56材料为聚合物时，所述聚合物的数均分子量为12000-30000。5.如权利要求1-4任一项所述的聚酰胺56材料，其特征在于，所述聚酰胺56材料为聚合物时，所述聚合物通过连续聚合或间歇聚合的方法得到；和/或，所述聚酰胺56材料为组合物时，其由所述聚酰胺56和氮系阻燃剂以共混的形式制备，所述聚酰胺56通过连续聚合或间歇聚合的方法得到。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘修才，郑毅，孙朝续，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术研发中心有限公司，凯赛生物产业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31