一种耐高温低吸水的聚酰胺共聚物5XT及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温低吸水的聚酰胺共聚物PA5XT及其制备方法。所述的聚酰胺共聚物PA5XT包括以下结构单元：

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温低吸水的聚酰胺共聚物5XT及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种耐高温低吸水的聚酰胺共聚物PA5XT及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺由于其优异的机械性能和成型性能，常常用于汽车零部件，和电器电子设备的零件，和其它许多应用中，因而受到广泛关注。然而聚酰胺尼龙主要成分是聚酰胺，其含有氨基和羰基，易与水分子形成氢键，因而所得到的各种材料在使用时容易吸水，产生增塑效应，导致材料体积膨胀、模量下降，在应力作用下发生明显的蠕变，尺寸稳定性大大的下降。聚酰胺PA6、聚酰胺PA66是最常用的聚酰胺材料，他们最高能从潮湿的空气中吸收10％的水分，一般湿度环境下也能吸收质量分数2％到4％的水分，从而导致多种力学性能的变化和尺寸的形变。因此，降低聚酰胺的吸水很有必要。同时，聚酰胺的由于其性能稳定、耐候性、耐腐蚀等特性在众多领域得到了推广应用，但是在一些特殊的使用环境，如汽车发动机领域，对聚酰胺的耐热性能有着进一步的提升的需求。戊二胺为单体合成的聚酰胺PA56以及共聚物，和聚酰胺PA66一样具有优异的使用性能，其中戊二胺为我国自主知识产权生物基法制备单体。在现有技术中，对于采用戊二胺、长碳链二元酸、对苯二甲酸为原料制备的具有耐高温低吸水性能的聚酰胺共聚物PA5XT没有相关报道。
技术实现思路
为解决现有技术和产品的不足，本专利技术提供了一种聚酰胺共聚物PA5XT及其制备方法和应用。本专利技术提供了一种聚酰胺共聚物PA5XT，所述聚酰胺共聚物PA5XT包括以下结构单元：其中，x为6～18的整数，y为2～16的整数；优选地，x为8～18的整数，y为4～8的整数，更进一步优选地，x为11～18的整数，y为4～6的整数。专利技术人发现合适的结构单元(I)和(II)的摩尔比的范围对所述聚酰胺共聚物PA5XT的物化性能有着明显的影响。在专利技术的一优选实施方式中，所述聚酯酰胺中结构单元(I)和(II)的摩尔比为10-50：20-90，进一步优选为10-50：50-90，更优选为15-50：50-85。在本专利技术一些优选实施方式中，所述聚酰胺共聚物PA5XT的原料包括以下单体：戊二胺100份，长碳链二元酸5～65份，进一步优选为10～50份；对苯二甲酸和/或其衍生物5～90份，进一步优选为20～90份；其中，所有的份数以物质的量来计算。在本专利技术一些优选实施方式中，所述戊二胺可以为化学来源或者生物物质来源的戊二胺，优选为生物物质来源的1,5-戊二胺；和/或，所述长碳链二元酸选自癸二酸、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、十七烷二酸和十八烷二酸中的一种或几种，优选为十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸或十八烷二酸；和/或，对苯二甲酸衍生物选自对苯二甲酰氯、对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二乙酯中的一种。在本专利技术一些优选实施方式中，聚酰胺共聚物PA5XT的原料中还包括热稳定剂0.001～0.3份，进一步优选为0.01～0.3份，所述份数为摩尔份数，所述热稳定剂选自磷酸、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、次磷酸钠、次磷酸锌、次磷酸钙和次磷酸钾中的一种或者多种。在本专利技术一些优选实施方式中，所述长碳链二元酸与对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数之和，同戊二胺的摩尔数之比为(1-1.05)：1。在本专利技术一些优选实施方式中，所述戊二胺、长碳链二元酸和对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔份数为100：(10-50)：(20-90)，进一步优选为100：(10-50)：(50-90)，更优选为100：(15-50)：(50-85)。在本专利技术一些优选实施方式中，所述聚酰胺共聚物PA5XT的相对粘度为1.0～3.2。在本专利技术一些优选实施方式中，按照ISO-62：2008标准测试，所述聚酰胺共聚物PA5XT的吸水率为4.0～12.1％，进一步优选为4.5～10％，更优选为5～7％。所述聚酰胺共聚物PA5XT的拉伸强度为50～140MPa，进一步优选为60～120MPa。在本专利技术一些优选实施方式中，所述聚酰胺共聚物PA5XT的弯曲强度为67～120MPa，进一步优选为79～120MPa。在本专利技术一些优选实施方式中，所述聚酰胺共聚物PA5XT的热变形温度为140～260℃，进一步优选为200～245℃。专利技术人经过大量研究发现：所述聚酰胺共聚物PA5XT利用对苯二甲酸残基中所含的刚性苯环，提升了PA5XT的耐热性和力学性能。同时，利用苯环产生的位阻效应，可以有效的减少湿度条件下水分子对聚酰胺分子间氢键的破坏，从而减少水分子和聚酰胺中羰基和氨基的结合，即降低吸水率，同时保持较好的尺寸稳定。所述聚酰胺共聚物PA5XT在保持聚酰胺优良的使用性能的同时，对其耐热性和力学性能进一步进行了提升。与此同时，通过采用长碳链二元酸的残基向聚酰胺共聚物PA5XT中引入了柔性的烷烃链段，有利于提升聚合物的抗冲击性能，降低聚合物结构中的易吸水的酰胺基密度，从而使吸水率进一步降低。本专利技术另一方面，提供了一种制备上述耐高温低吸水的聚酰胺共聚物PA5XT的方法，所述方法包括以下步骤：1)在惰性气体氛围下将戊二胺、长碳链二元酸、对苯二甲酸和/或其衍生物加入到水中，配制成尼龙盐PA5XT的溶液；2)将尼龙盐PA5XT的溶液加热，使反应体系内压力升至0.3～3.2Mpa，排气，保压，使保压结束时反应体系的温度为232～270℃，再降压使反应体系内压力降至0～0.2MPa(表压)，降压结束后反应体系的温度为230～300℃；抽真空使真空度为-0.02MPa至-0.1MPa，抽真空时间为20～60min，得熔体；3)将熔体进行拉条切粒，即得到所述耐高温低吸水聚酰胺PA5XT共聚物。在本专利技术一些优选实施方式中，在步骤1)中，所述戊二胺为化学来源或者生物物质来源的戊二胺，优选为生物物质来源的1,5-戊二胺；和/或，所述长碳链二元酸选自癸二酸、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、十七烷二酸和十八烷二酸中的一种或几种，优选为十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸或十八烷二酸；和/或，对苯二甲酸衍生物选自对苯二甲酰氯、对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二乙酯中的一种。在本专利技术一些优选实施方式中，在步骤1)中，所述长碳链二元酸与对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数之和，同戊二胺的摩尔数之比为(1-1.05)：1。在本专利技术一些优选实施方式中，在步骤1)中，所述戊二胺、长碳链二元酸和对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔份数优选为100：(10-50)：(20-90)，进一步优选为100：(10-50)：(50-90)。在本专利技术一些优选实施方式中，在步骤1)中，所述聚酰胺共聚物PA5XT的原料中还包括热稳定剂0.001～0.3份，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述聚酰胺共聚物PA5XT包括以下结构单元：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述聚酰胺共聚物PA5XT包括以下结构单元：



和/或
其中，x为6～18的整数，y为2～16的整数；优选地，x为8～18的整数，y为4～8的整数，更进一步优选地，x为11～18的整数，y为4～6的整数。


2.一种聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述聚酰胺共聚物PA5XT的原料包括以下单体：
戊二胺100份，
长碳链二元酸5～65份，进一步优选为10～50份；
对苯二甲酸和/或其衍生物5～90份，进一步优选为20～90份；
其中，所有的份数以物质的量来计算；
所述长碳链二元酸选自癸二酸、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、十七烷二酸和十八烷二酸中的一种或几种，优选为十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸或十八烷二酸。


3.如权利要求2所述的聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述戊二胺为化学来源或者生物物质来源的戊二胺，优选为生物物质来源的1,5-戊二胺；和/或，
对苯二甲酸衍生物选自对苯二甲酰氯、对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸二乙酯中的一种；和/或，
所述长碳链二元酸与对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔数之和，同戊二胺的摩尔数之比为(1-1.05)：1；和/或，
所述戊二胺、长碳链二元酸和对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔份数优选为100：(10-50)：(20-90)，进一步优选为100：(10-50)：(50-90)。


4.如权利要求2所述的聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述聚酰胺共聚物PA5XT的原料中还包括热稳定剂0.001～0.3份，进一步优选为0.01～0.3份，所述份数为摩尔份数，
所述热稳定剂选自磷酸、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、次磷酸钠、次磷酸锌、次磷酸钙和次磷酸钾中的一种或者多种。


5.如权利要求2所述的聚酰胺共聚物PA5XT，其特征在于，所述聚酰胺共聚物PA5XT的相对粘度为1.0～3.2；和/或，
按照ISO-62：2008标准测试，所述聚酰胺共聚物PA5XT的吸水率为4.0～12.1％，进一步优选为4.5～10％，更优选为5～7％；和/或，
所述聚酰胺共聚物PA5XT的拉伸强度为50～140MPa，进一步优选为60～120MPa；和/或，
所述聚酰胺共聚物PA5XT的弯曲强度为67～120MPa，进一步优选为79～120MPa；和/或，
所述聚酰胺共聚物PA5XT的热变形温度为140～260...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵威，郑毅，张强，赵元博，刘修才，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术股份有限公司，CIBT美国公司，
类型：发明
国别省市：上海;31