一种可降解尼龙4的低温清洗工艺制造技术

本发明专利技术提出一种可降解尼龙4的低温处理工艺，所述方法，包括低温溶解、低温剪切沉降以及低温烘干，最终得到纯白色的高结晶度的尼龙4，此方法处理得到的尼龙4抗降解性能更优，不会在短期内发生降解，且可通过控制尼龙4的清洗工艺条件以控制尼龙4的降解周期。本发明专利技术清洗处理的尼龙4材料，粘均分子量降低20%的周期为3‑4个月，完全降解周期为5‑6个月。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解尼龙4的低温清洗工艺
本专利技术涉及可降解尼龙处理工艺，也就是关于一种可降解尼龙4的低温清洗工艺。
技术介绍
聚丁内酰胺（PA4，俗称尼龙4）结构单元中含有4个碳原子，熔点介于260~270℃，是尼龙类树脂中亲水性接近天然棉的物质，在自然环境中会发生降解，生成无害的丁内酰胺单体。尼龙4可用于合成纤维、人造革、合成纸等。目前传统的尼龙类材料在大自然中难以降解，单体大多是由石油提炼而来，不仅会造成污染环境，而且对传统能源过度依赖。尼龙4单体原料为2-吡咯烷酮，2-吡咯烷酮由生物发酵法得到的γ-氨基丁酸高温液化得到。原料可再生以及尼龙4可降解的特性使得尼龙4的相关制品更具环保、低成本等特性。经过研究证实尼龙4材料在45±5℃，相对湿度为50±5%的环境下会发生一定程度的降解：降解前聚合物分子量为25000左右，降解12h，聚合物分子量为24000左右；降解24h，聚合物分子量为22500左右；降解48h，聚合物分子量为20000左右；降解96h后，分子量为14500左右；降解192h后，分子量为6000左右。尼龙4的降解速度过快，影响了其相关制品的使用。
技术实现思路
为解决现有尼龙4降解过快的问题，本专利技术提供一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，该工艺直接从本体聚合得到的尼龙4块体出发，低温甲酸溶解，在低温条件下剪切沉降，最后在低温条件下进行真空干燥，得到丝状的乳白色聚丁内酰胺，实现以下专利技术目的：（1）降低清洗过程中尼龙4的降解，提高清洗后的尼龙4的分子量。（2）延长尼龙4在使用过程中的降解周期。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案：一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，所述方法，包括低温溶解、无水乙醇低温剪切沉降、低温减压除水。具体包括以下步骤：（1）甲酸低温溶解取尼龙4粗制品1~2份，倒入97-99%的甲酸4~5份，采用冰水浴将体系温度控制在-20~0℃，优选为-20~-10℃，控制机械搅拌速率150~250r/min，待完全溶解后，继续低温搅拌24~36h，得到含尼龙的甲酸溶液。所述甲酸，纯度优选为98%。（2）无水乙醇低温剪切沉降将低温溶解后的含尼龙的甲酸溶液进行静置，静置时间为5~8h。取100份无水乙醇，在-20~0℃，优选为-20~-10℃的条件下加入含尼龙的甲酸溶液，加入过程中对溶液体系进行同方向剪切，剪切速率为400~600r/min，剪切时间为8~12h。将剪切后得到的丝状物取出放入-20~0℃，优选为-20~-10℃的无水乙醇中进行清洗，清洗过程中控制搅拌桨速率为60~100r/min，清洗2-4遍，优选为3遍。（3）低温真空除水将清洗干净的丝状尼龙4，放于-20~0℃，优选为-20~-10℃的干燥器皿中，加入5~8份干燥剂，通过油泵抽真空，控制器皿内压力为-0.8～-1.2atm，优选为-1atm，连续抽真空12~36h后关闭油泵，于3-5天，优选为4天后取出尼龙4，最终得到质地较硬的尼龙4材料。采用上述技术方案，本专利技术取得的有益效果：（1）本专利技术清洗处理的尼龙4材料质地较常规清洗的样品更为坚硬，清洗后的尼龙4材料粘均分子量为3-3.5万，较清洗前的尼龙4粗制品的粘均分子量提高1-1.5万；较常规水洗后的尼龙4材料的粘均分子量高出5000~10000。（2）本专利技术清洗处理的尼龙4材料，粘均分子量降低20%的周期为3-4个月，完全降解周期为5-6个月；常规水洗后的尼龙4材料，粘均分子量降低20%的周期为1个月，完全降解周期为3个月。现有尼龙4处理技术得到的产物易降解，热稳定性差，从而导致其产品使用不稳定。（3）本专利技术处理得到的尼龙4结晶性好，成丝状的坚硬状态，方便后续的加工处理，制成成品。（4）本专利技术的全过程采用低温处理工艺，可进行连续化处理，提高处理效率，减低生产成本，另外处理过程中使用的甲酸、水和乙醇均可回收再利用。具体实施方式为使本专利技术提供的技术手段、创新特征和操作步骤易于操作理解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以下实施例仅用于说明而不限定本专利技术的范围。实施例1本实施例提供给一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，具体步骤如下：（1）甲酸低温溶解取尼龙4粗制品1份，倒入98%的甲酸4份，采用冰水浴将体系温度控制在-10℃，控制机械搅拌速率150r/min，待完全溶解后，继续低温搅拌24h，得到含尼龙的甲酸溶液。上述尼龙4粗制品，为带有淡黄色的物质，含有5~10%左右的杂质，杂质包括丁内酰胺、碱、酰类物质，所测分子量在2万左右。（2）无水乙醇低温剪切沉降将低温溶解后的含尼龙的甲酸溶液进行静置，静置时间为5h。取100份无水乙醇，在-10℃的条件下加入上述静置后的含尼龙的甲酸溶液，加入过程中对溶液体系进行同方向剪切，剪切速率为400r/min，剪切时间为8h。将剪切后得到的丝状物取出放入-10℃的无水乙醇中进行清洗，清洗过程中控制搅拌桨速率为80r/min，清洗三遍。（3）低温真空除水将清洗干净的丝状尼龙4，放于-10℃的干燥器皿中，加入5份干燥剂，通过油泵抽真空，控制器皿内压力为-1atm，连续抽真空12h后关闭油泵，于4天后取出尼龙4，最终得到质地较硬的尼龙4材料，粘均分子量为3万左右。清洗后的尼龙4在45±5℃，相对湿度为50±5%的环境下进行降解实验，粘均分子量降低20%的周期为3个月，完全降解周期为5个月。实施例2本实施例提供给一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，具体步骤如下：（1）甲酸低温溶解取尼龙4粗制品2份，倒入98%的甲酸5份，采用冰水浴将体系温度控制在-20℃，控制机械搅拌速率250r/min，待完全溶解后，继续低温搅拌36h，得到含尼龙的甲酸溶液。所述尼龙4粗制品，为带有淡黄色的物质，含有5~10%左右的杂质，杂质包括丁内酰胺、碱、酰类物质，所测分子量在2万左右。（2）无水乙醇低温剪切沉降将低温溶解后的含尼龙的甲酸溶液进行静置，静置时间为8h。取100份无水乙醇，在-20℃的条件下加入静置后的含尼龙的甲酸溶液，加入过程中对溶液体系进行同方向剪切，剪切速率为600r/min，剪切时间为12h。将剪切后得到的丝状物取出放入-20℃的无水乙醇中进行清洗，清洗过程中控制搅拌桨速率为80r/min，清洗三遍。（3）低温真空除水将清洗干净的丝状尼龙4，放于-20℃的干燥器皿中，加入8份干燥剂，通过油泵抽真空，控制器皿内压力为-1atm，连续抽真空36h后关闭油泵，于4天后取出尼龙4，最终得到质地较硬的尼龙4材料，粘均分子量是3.2万左右。清洗后的尼龙4在45±5℃，相对湿度为50±5%的环境下进行降解实验，粘均分子量降低20%的周期为4个月，完全降解周期为6个月。对比例1：将和实施例1相同的尼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，其特征在于：所述方法，包括低温溶解、低温剪切沉降以及低温烘干。/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，其特征在于：所述方法，包括低温溶解、低温剪切沉降以及低温烘干。


2.根据权利要求1所述的一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，其特征在于：所述低温溶解，尼龙4粗制品1~2份，加入97-99%的甲酸4~5份，溶解温度-20~0℃，搅拌速率150~250r/min，处理时间24~36h，得到含尼龙的甲酸溶液。


3.根据权利要求1所述的一种可降解尼龙4的低温清洗工艺，其特征在于：
所述低温剪切沉降，将含尼龙的甲酸溶液进行静置，时间为5~8h，在-20~0℃的条件下向无水乙醇中加入含尼龙的甲酸溶液，加入过程中对溶液体系进行同方向剪切，剪切速率为400~600r/min，剪切时间为8~12h。


4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德，赵鹏飞，王乐军，王东兴，宋亚男，刘怡宁，
申请(专利权)人：恒天纤维集团有限公司，恒天生物基材料工程技术宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11