聚酰胺组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺组合物及其制备方法。该聚酰胺组合物通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂和阻燃剂预聚体的原料反应得到；所述的阻燃剂预聚体由阻燃剂与二元有机化合物反应得到。本发明专利技术的聚酰胺组合物阻燃性好。

【技术实现步骤摘要】
聚酰胺组合物及其制备方法
本专利技术涉及一种聚酰胺组合物及其制备方法，特别涉及一种阻燃聚酰胺组合物及其制备方法。
技术介绍
尼龙(又可称为锦纶或耐纶)是目前世界上用量最大、用途最广的工程塑料。尼龙6因其具有优异的力学性能、耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性等，而在众多尼龙品种中占有重要的地位。但是尼龙6的阻燃性能不理想。目前，工业上多通过共混改性、阻燃后处理或共聚改性的方法，以增加尼龙6的阻燃性。共混改性的方法所使用的阻燃剂含量较多，阻燃效果不够理想，而且长时间使用可能会出现阻燃剂迁出的现象，降低尼龙6的阻燃性能。另外，在共混改性的过程中阻燃剂容易团聚，造成应力集中，导致材料力学性能大幅下降。阻燃后处理的方法是通过接枝、喷雾涂覆等途径使阻燃剂与尼龙6结合，但是该方法会对尼龙6的力学性能造成很大的影响。共聚改性的方法阻燃剂用量少，不会出现阻燃剂迁出和团聚的问题，因而阻燃性能持续时间长，对尼龙6的力学性能影响小。但是，目前适合于共聚改性方法的阻燃剂较少，工艺较为复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物阻燃性好。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述聚酰胺组合物的制备方法，该制备方法工艺简单。一方面，本专利技术提供一种聚酰胺组合物，其通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂和阻燃剂预聚体的原料反应得到；所述的阻燃剂预聚体由阻燃剂与二元有机化合物反应得到，其中，二元有机化合物为二元酸和/或二元胺，所述的阻燃剂具有式(I)所示的结构：r>其中，R1、R2分别独立地选自-(CH2)n-NH2和-(CH2)m-COOH，n和m分别独立地选自0～3的整数；R3、R4分别独立地选自C1～C10的亚烷基、C3～C10的环亚烷基、C6～C10的亚芳基；R5选自C1～C5的烷基、C3～C5的环烷基、C6～C10的芳基。根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，n为0，m为0，R3、R4分别独立地选自C2～C6的亚烷基、C3～C6的环亚烷基、C6～C8的亚芳基；R5选自C2～C4的烷基、C6～C8的芳基。根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，所述的阻燃剂具有式(II)所示的结构：其中，Ra、Rb、Rc、Rd、Re分别独立地选自氢原子、C1～C3的烷基。根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，m为0，n为0，Ra、Rb、Rc、Rd和Re均为氢原子。根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，所述的阻燃剂具有式(III)或式(IV)所示的结构：根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，原料中包含己内酰胺100重量份、开环剂0.1～15重量份、抗氧化剂0.1～5重量份和阻燃剂预聚体0.1～15重量份。根据本专利技术的聚酰胺组合物，优选地，所述的开环剂选自水、氨基己酸中的至少一种；所述的抗氧化剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种；所述的二元胺选自乙二胺、丙二胺、己二胺、癸二胺、壬二胺、十一烷二胺、十二烷二胺中的一种或多种；所述的二元酸选自乙二酸、丙二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十一烷二酸、十二烷二酸中一种或多种。另一方面，本专利技术了提供上述聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将阻燃剂和二元有机化合物反应，得到阻燃剂预聚体；其中，二元有机化合物为二元酸和/或二元胺；(2)将己内酰胺、开环剂和抗氧化剂形成的反应体系在惰性气氛中反应，向反应后的反应体系中加入阻燃剂预聚体，继续反应得到聚酰胺组合物。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，将阻燃剂和二元有机化合物在45～75℃的条件下混合1～3h，然后在温度为150～170℃且压力为0.1～0.5MPa的条件下反应1～3h，得到阻燃剂预聚体；步骤(2)中，将开环剂、己内酰胺和抗氧化剂反应体系在惰性气氛中，在压力为0.1～0.4MPa且温度为80～100℃的条件下搅拌1～3h，然后升温至180～220℃，搅拌1～3h；在常压下向反应后的反应体系中加入阻燃剂预聚体，在240～260℃和1～2.3MPa的条件下保温1～3h，然后在250～270℃和-1.0～-0.6MPa的条件下保温2～6h，得到熔体反应物；将熔体反应物冷却、切粒得到聚酰胺组合物。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)中还包含将聚酰胺组合物通过熔融纺丝法制备纤维的步骤。本专利技术的聚酰胺组合物通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂、阻燃剂预聚体的原料聚合得到。本专利技术的聚酰胺组合物阻燃效果好。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。<聚酰胺组合物>本专利技术的聚酰胺组合物通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂、阻燃剂预聚体的原料反应得到。阻燃剂预聚体由阻燃剂与二元有机化合物(二元酸和/或二元胺)反应得到。本专利技术的聚酰胺组合物可以为聚酰胺原料，例如聚酰胺组合物切片；也可以为聚酰胺制品，例如聚酰胺组合物纤维。本专利技术的阻燃剂与二元有机化合物的摩尔比可以为1:1～2.5，优选为1:1～2.1，更优选为1:1.1～2.1。也就是说，本专利技术的阻燃剂可以与二元酸反应，上述摩尔比表示阻燃剂与二元酸的摩尔比。本专利技术的阻燃剂也可以与二元胺反应，上述摩尔比表示阻燃剂与二元胺的摩尔比。本专利技术的阻燃剂还可以与二元酸和二元胺一起反应，上述摩尔比表示阻燃剂与二元有机化合物(二元酸和二元胺之和)的摩尔比。本专利技术的阻燃剂具有式(I)所示的结构：其中，R1、R2分别独立地选自-(CH2)n-NH2和-(CH2)m-COOH，n和m分别独立地选自0～3的整数。优选地，n为0，m为0。R3、R4分别独立地选自C1～C10的亚烷基、C3～C10的环亚烷基、C6～C10的亚芳基。C1～C10的亚烷基可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚戊基、亚己基、亚庚基、2-甲基-亚戊基、2-乙基-亚己基、2-乙基-亚丁基、1,3-二甲基-亚丁基。C3～C10的环亚烷基可以为环亚丙基、环亚戊基、环亚己基、环亚辛基。C6～C10的亚芳基可以为如下结构：在某些实施方案中，R3、R4分别独立地选自C2～C6的亚烷基、C3～C6的环亚烷基、C6～C8的亚芳基。C2～C6的亚烷基可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚戊基、亚己基、2-甲基-亚戊基、2-乙基-亚丁基、1,3-二甲基-亚丁基。C3～C6的环亚烷基可以为环亚丙基、环亚戊基、环亚己基。C6～C8的亚芳基可以为如下结构：R5选自C1～C5的烷基、C3～C5的环烷基、C6～C10的芳基。C1～C5的烷基可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基。C3～C5的环烷基可以为环丙基、环戊基。所述的C6～C10的芳基可以为如下结构：在某些实施方案中，R5选自C2～C4的烷基、C6～C8的芳基。C2～C4的烷基可以为乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基。所述的C6～C8的芳基可以为如下结构：优选地，本专利技术的阻燃剂具有式(II)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺组合物，其特征在于，其通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂和阻燃剂预聚体的原料反应得到；/n所述的阻燃剂预聚体由阻燃剂与二元有机化合物反应得到，其中，二元有机化合物为二元酸和/或二元胺，所述的阻燃剂具有式(I)所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺组合物，其特征在于，其通过包含己内酰胺、开环剂、抗氧化剂和阻燃剂预聚体的原料反应得到；
所述的阻燃剂预聚体由阻燃剂与二元有机化合物反应得到，其中，二元有机化合物为二元酸和/或二元胺，所述的阻燃剂具有式(I)所示的结构：



其中，R1、R2分别独立地选自-(CH2)n-NH2和-(CH2)m-COOH，n和m分别独立地选自0～3的整数；R3、R4分别独立地选自C1～C10的亚烷基、C3～C10的环亚烷基、C6～C10的亚芳基；R5选自C1～C5的烷基、C3～C5的环烷基、C6～C10的芳基。


2.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于，n为0，m为0，R3、R4分别独立地选自C2～C6的亚烷基、C3～C6的环亚烷基、C6～C8的亚芳基；R5选自C2～C4的烷基、C6～C8的芳基。


3.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于，所述的阻燃剂具有式(II)所示的结构：



其中，R1、R2分别独立地选自-(CH2)n-NH2和-(CH2)m-COOH，n和m分别独立地选自0～3的整数；Ra、Rb、Rc、Rd、Re分别独立地选自氢原子、C1～C3的烷基。


4.根据权利要求3所述的聚酰胺组合物，其特征在于，m为0，n为0，Ra、Rb、Rc、Rd和Re均为氢原子。


5.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于，所述的阻燃剂具有式(III)或式(IV)所示的结构：





6.根据权利要求1～5任一项所述的聚酰胺组合物，其特征在于，原料中包含己内酰胺100重量份、开环剂0.1～15重量份、抗氧化剂0.1～5重量份和阻燃剂预...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯，陈向阳，黄国桃，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11