一种酰亚胺结构聚合物的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种酰亚胺结构聚合物的制备方法，按重量计，原料包括反应性分散介质酰胺键聚合物10

【技术实现步骤摘要】
一种酰亚胺结构聚合物的制备方法


[0001]本专利技术涉及工程塑料
，具体涉及一种酰亚胺结构聚合物的制备方法。
技术背景
[0002]聚酰胺是应用最广泛的工程塑料，具有强度高、耐温好、耐腐蚀、耐磨优异、耐老化、成本适中的优势，广泛应用于电子电器、纤维、汽车、机械制造等领域。但是由于分子内含有大量氢键，容易吸水，破坏机械强度。另外随着轻量化、集约化的趋势，各种零件越来越小，越来越薄，对材料的耐温提出了更高的要求，进一步经济地提高材料的耐温性能也是材料发展的重点方向。
[0003]聚酰亚胺因为具有稳定的刚性环状结构，是耐温最好的塑料品种之一。并且由于分子结构的原因，不含有氢键供体，吸水率也较聚酰胺显著降低，是工程塑料中综合性能最为突出的品种。过高的成本和特殊的加工工艺限制了聚酰亚胺的应用。结合聚酰亚胺和聚酰胺的优势，通过各种方法制备聚酰胺酰亚胺共聚或者共混材料，是一条综合两种材料优势的方法。
[0004]专利CN 106188551公开了一种半芳香族聚酰亚胺改性聚酰胺的方法，通过将二酐和二胺在溶液中反应制备酰胺，然后关环形成聚酰亚胺。最后通过和聚酰胺共混的方法得到了改性的聚酰胺，能够显著提高聚酰胺的耐温性能。但是两种材料主要通过物理共混的方式结合，长期使用容易产生相分离。
[0005]专利CN 106336512公开了一种合成酰胺酰亚胺共聚物的方法，但是合成方法中需要使用大量强极性溶剂，这些溶剂处理困难，成本高昂，将限制该方法的应用。
[0006]专利CN 103890042 A报道了通过二胺和酸酐制备热塑性聚酰亚胺的方法，其中用到了大量的醇类溶剂，这类溶剂挥发性强，回收和处理将增加大量额外的成本。

技术实现思路

[0007]为了改善聚酰胺树脂的耐温和吸水性能，同时改善聚酰亚胺树脂加工困难和使用溶剂造成的成本和解决由此引起的环境问题，本专利技术提供了一种酰胺键聚合物作为反应型分散介质制备含酰亚胺结构的聚合物的方法。
[0008]该方法将聚酰胺的缩合反应和酰亚胺官能团生成反应均在酰胺键聚合物熔融介质中发生，既能够保证酰亚胺生成过程中需要的强极性环境，又能避免使用挥发性的强极性溶剂造成的额外成本和环境问题。得到的酰胺酰亚胺共聚物既有比聚酰胺更高的耐温和更低的吸水性能，又避免了传统聚酰亚胺加工困难的问题。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种酰亚胺结构聚合物的制备方法，按重量计，原料包括反应性分散介质酰胺键聚合物10
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90份和聚合单体二元酸0
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50份、二元胺5
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100份、能够形成环状内酸酐的羧酸和/或该羧酸形成的衍生物5
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100份，所述的羧酸为三元、四元酸中的至少一种，所述的衍生物为酐、酯中的至少一种；步骤包括将原料混合后，以熔融的酰胺键聚合物作为分散介质，聚
合单体在分散介质中反应混合，聚合得到含酰亚胺结构的聚合物。
[0010]本专利技术选用熔融的酰胺键聚合物代替传统的强极性溶剂作为反应的分散介质，利用酰胺键聚合物本身的极性，在熔融状态下作为溶剂，使得聚合单体可以溶解在熔融状态的聚合物中，再发生反应。这样需要在强极性溶剂中进行的酰亚胺的生成反应可以顺利的发生，而不必引入挥发性有机溶剂，是一种绿色的环保工艺。
[0011]原料中含三元和四元酸，三元酸中肯定有一个羧基不能形成内酸酐，四元酸酐也因为酐非常容易水解，所以其中肯定有未形成酸酐的羧基。体系中未形成酸酐的羧基可以和酰胺聚合物中的酰胺键或者酰亚胺键发生交换反应，形成共聚均一的产物，得到酰胺酰亚胺共聚物，通过共价键链接的聚合物理论上不会发生相分离，因此耐久性要好过传统的物理共混，从而解决了酰胺和酰亚胺共混时相容性不佳，长期使用性能不稳定的问题。
[0012]原料中加入二元酸可以让反应的灵活性更好，可以直接制备更多种类的共聚物，也可以更容易的在分散过程中和聚合物原料发生反应，有助于聚合物分子量的降低，体系粘度也随之降低，从而使得体系的分散更加容易。
[0013]将原料按比例连续加入物料混合装置，在物料混合装置中使得聚合单体在熔融的反应性酰胺分散介质中反应混合均匀，物料混合均匀后进入后续聚合装置中聚合至尼龙树脂达到所需分子量。
[0014]由于酰胺键聚合物的加入，分散体系具有了一定的熔点和粘度，能够适应连续流物料混合装置的应用，避免集中投料造成的集中放热难以控制。使得物料的加入处于连续输送的状态之中，混合过程和连续输送过程同步进行，从而使得放热过程随着物料的不断向前输送分散到装置的不同部位，避免了传统的小分子单体原料粘度低无法连续送料，只能熔融聚合集中投料，集中放热，降低投料效率的问题。
[0015]各种连续流的物料混合装置均可用于本专利技术的物料混合步骤，优选螺杆挤出装置或管式反应装置。
[0016]本专利技术所述酰胺键聚合物选自聚酰胺、聚酰亚胺、酰胺酰亚胺共聚物中的至少一种。原料酰胺键聚合物可以是聚酰胺，也可以是酰胺酰亚胺共聚物，还可以是热塑性的聚酰亚胺，再通过本专利技术的方法引入不同的酰胺或者酰亚胺基团，从而可以根据需要灵活的设计聚合物结构，从而得到不同性能要求的产品。
[0017]优选地，所述的酰胺键聚合物的分子量不超过100000。选择低分子量的聚合物，使得整个体系熔融和结晶温度降低，熔融后的粘度也大大降低，更易于聚合单体的分散。另一方面，由于有机胺类的沸点有限，体系的熔融和结晶温度降低后，能够在有机胺的沸点之下软化，从而和有机胺能更有效的分散。
[0018]优选地，所述的酰胺键聚合物不结晶或者熔点低于400℃。低于400℃的熔点能保证在聚合物分解前融化，顺利得到用于聚合反应的熔融的聚合物介质。
[0019]本专利技术的聚合单体为二元酸0
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50份、二元胺5
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100份和酸酐5
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100份。单体中不含酸，直接将酸酐作为聚合单体，可以减少成盐步骤，直接生成前体酰胺酸再环化，成盐步骤会有放热还有可能引起分散不均匀。
[0020]本专利技术所述羧酸含有9
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32个碳原子的脂肪族或者芳香族羧酸中的至少一种，并且能够形成至少一个内酸酐。即三元和四元羧酸应该能够形成内酸酐，至少有两个羧基之间间隔有二个或者三个碳原子。
[0021]优选地，聚合单体为二元胺、四元酸和/或四元酸形成的二酐。得到均聚的聚酰亚胺产品。
[0022]进一步优选地，所述聚合单体在熔融的酰胺键聚合物中反应得到酰亚胺结构的聚合物，再将该聚合物作为该反应的分散介质，重复反应，提高酰亚胺基团的比例，直至得到酰胺键比例趋近于零的酰胺酰亚胺聚合物。将含有一定比例酰亚胺官能团的共聚物产品作为聚合物原料，和同样的二酐以及二胺重复进行反应，逐步提高酰亚胺官能团的比例，直至可以得到酰胺基团比例趋近于零的高纯度聚酰亚胺产品。
[0023]进一步优选地，所述二元胺的碳链长度为不少于8个碳原子的脂肪族二元胺。主要考虑单体的刚性，尽量选择本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酰亚胺结构聚合物的制备方法，其特征在于，按重量计，原料包括反应性分散介质酰胺键聚合物10
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90份和聚合单体二元酸0
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50份、二元胺5
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100份、能够形成环状内酸酐的羧酸和/或该羧酸形成的衍生物5
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100份，所述的羧酸为三元、四元酸中的至少一种，所述的衍生物为酐、酯中的至少一种；步骤包括将原料混合后，以熔融的酰胺键聚合物作为分散介质，聚合单体在分散介质中反应混合，聚合得到含酰亚胺结构的聚合物。2.根据权利要求1所述酰亚胺结构聚合物的制备方法，其特征在于，将原料按比例连续加入物料混合装置，在物料混合装置中使得聚合单体在熔融的反应性酰胺分散介质中反应混合均匀，物料混合均匀后进入后续聚合装置中聚合至尼龙树脂达到所需分子量。3.根据权利要求1所述酰亚胺结构聚合物的制备方法，其特征在于，所述酰胺键聚合物选自聚酰胺、聚酯酰胺、聚酰亚胺、酰胺酰亚胺共聚物中的至少一种。4.根据权利要求3所述酰亚胺结构聚合物的制备方法，其特征在于，所述酰胺键聚合物的分子量不超过100000。5.根据权利要求3所述酰亚胺结构聚合物的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，
申请(专利权)人：成都肆零壹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：