一种生物基聚酰胺树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基聚酰胺树脂，包括如下结构单元：（1）由1,5

【技术实现步骤摘要】
一种生物基聚酰胺树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种生物基聚酰胺树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]半芳香族聚酰胺具有高耐热性能、高玻璃化转变温度、力学性能优异、不易吸湿等优点，在汽车、电子电气等领域具有广阔的应用前景，成为研究的热点，目前市面上的耐高温半芳香聚酰胺主要是PA6T、PA9T、PA10T等。在日益增强的环保意识下，可循环使用的生物基原材料受到越来越多的关注，随着生物基戊二胺制备技术的成熟，生物基耐高温聚酰胺相对于传统的聚酰胺6T树脂等还有成本优势，因此聚酰胺5T树脂是目前耐高温尼龙材料研究中非常活跃和市场应用前景广泛的生物基耐高温尼龙树脂。中国专利CN110028665A公开了一种高耐热性、低吸水率半芳香族聚酰胺，包括以下原料：1,5
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戊二胺、对苯二甲酸和/或对苯二甲酸衍生物、第三原料：选自含有10到16个碳原子的脂肪族二元酸中的一种或几种、第四原料：选自含有4到9个碳原子的脂肪族二元胺中的一种或几种；然而，其通过增加脂肪族长碳链的方法，虽然可以降低材料的吸水率，但较长的碳链使其玻璃化转变温度和结晶度降低，在高温下，水分子更易破坏晶区，导致材料力学性能下降，无法满足要求耐水性能较高的汽车冷却管道领域的应用。
[0003]本专利技术在实际研究中发现，聚酰胺5T树脂的结晶速度在影响树脂材料的熔接痕力学性能的同时也会影响树脂的加工性能，结晶速率过慢，刚注塑成型的模制品会出现粘模现象，且大大延长了成型周期不利于大批量工业生产；结晶速度过快，导致模制品的充模汇合处出现缺陷，降低树脂的熔接痕力学性能，严重影响制件的使用。另外，对于在一些特殊应用场景（例如汽车冷却液管道等零部件），需要长期接触水、有机物等物质，容易使聚酰胺材料力学性能劣化，导致制件变脆极易损坏或无法使用。可见，研究开发一种耐水解、注塑成型周期短、熔接痕力学性能优异的生物基耐高温聚酰胺树脂，在聚酰胺材料市场具有很大的竞争力。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物基聚酰胺树脂，具有很好的耐水解性能，且注塑成型周期短、熔接痕力学性能优异。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供上述生物基聚酰胺树脂的制备方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种生物基聚酰胺树脂，其特征在于，包括如下结构单元：（1）由1,5
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戊二胺单体和对苯二甲酸单体形成的5T单元；（2）由碳原子数X≤6的脂肪族二元胺单体和对苯二甲酸单体形成的XT单元；所述碳原子数X≤6的脂肪族二元胺选自1,4
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丁二胺、1,6
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己二胺或2
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甲基戊二胺中的任意一种；
当XT单元中的脂肪族二元胺单体为1,4
‑
丁二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为40
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70mol%；4T单元为30
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60mol%；当XT单元中的脂肪族二元胺单体为1,6
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己二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为30
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80mol%；6T单元为20
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70mol%；当XT单元中的脂肪族二元胺单体为2
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甲基戊二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为40
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60mol%；M5T单元为40
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60mol%。
[0007]本专利技术所述生物基聚酰胺树脂的结晶温度和熔点满足以下关系式：Tc /（Tm－Tc）=4.9
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7.0，其中，所述Tc为生物基聚酰胺树脂的结晶温度，所述Tm为生物基聚酰胺树脂的熔点。
[0008]所述聚酰胺树脂的熔点和结晶温度通过差示扫描量热分析（DSC）测得，测试方法包括以下步骤：采用差示扫描量热仪，扫描温度为室温至熔点以上20℃，升温、降温速率均为10℃/min，升温降温两个循环，取第二次升温曲线上熔融峰的峰值对应温度为聚酰胺树脂的熔点，取第二次降温曲线上结晶峰的峰值对应温度为聚酰胺树脂的结晶温度。
[0009]本专利技术还提供上述生物基聚酰胺树脂的制备方法，包括以下步骤：在氮气或惰性气体的保护下，将对苯二甲酸、1,5
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戊二胺、碳原子数X≤6的脂肪族二元胺、催化剂、分子量调节剂、其他助剂和水加入反应装置中，获得聚酰胺盐水溶液；温度升高至180
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240℃，压力升高至0.7
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3.0MPa，恒温恒压反应1
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3h，期间以0
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2kg/h的排水速率将体系中多余水排除，直至固含量达到80%
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92%；升温至230
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240℃闪蒸出料，造粒，得到预聚物；将预聚物粒料投入转鼓中，逐步升温至转鼓温度低于预聚物熔点40
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60℃，恒温反应2
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4h，制备得到生物基聚酰胺树脂。
[0010]所述催化剂选自次亚磷酸钠、磷酸钾、磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸酯、亚磷酸酯或焦磷酸二氢二钠中的任意一种或几种。
[0011]所述分子量调节剂选自苯甲酸、乙酸、丁酸或硬脂酸中的任意一种或几种。
[0012]所述其他助剂选自抗氧剂或光稳定剂中的任意一种或几种。
[0013]合适的抗氧剂包括1098抗氧剂、168抗氧剂、445抗氧剂、H10抗氧剂等中的任意一种或几种。
[0014]合适的光稳定剂选自受阻胺类紫外线光稳定剂等。
[0015]基于加入原料的总重量，所述催化剂的加入量为0.01
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0.5wt%；所述分子量调节剂加入量为0.1
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4wt%；所述其他助剂的加入量为0.02
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2wt%；所述水的加入量为10
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20wt%。
[0016]本专利技术还提供上述生物基聚酰胺树脂在汽车领域的应用，具体的，适用于车用冷却系统管道制件。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术经研究发现，选用戊二胺单体、对苯二甲酸单体与碳原子数X≤6的脂肪族二元胺单体组合反应，通过控制5T结构单元与XT结构单元在一定比例范围内，使制备得到的生物基聚酰胺5TXT树脂的结晶温度Tc和熔点Tm能够满足关系式：Tc /（Tm－Tc）=4.9
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7.0，其具有特定的分子链结构和结晶状态，表现良好的加工性能（注塑成型周期短、熔接痕力学性能优异），很好的解决了现有技术中聚酰胺5T树脂在注塑成型加工过程中容易出现“粘模”问题或熔接痕强度低的问题。本专利技术的生物基聚酰胺树脂同时具有优异的耐水解性能，特别适用于车用冷却系统管道制件，在汽车领域中具有很大的应用前景。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚酰胺树脂，其特征在于，包括如下结构单元：（1）由1,5
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戊二胺单体和对苯二甲酸单体形成的5T单元；（2）由碳原子数X≤6的脂肪族二元胺单体和对苯二甲酸单体形成的XT单元；所述碳原子数X≤6的脂肪族二元胺选自1,4
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丁二胺、1,6
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己二胺或2
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甲基戊二胺中的任意一种；当XT单元中的脂肪族二元胺单体为1,4
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丁二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为40
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70mol%；4T单元为30
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60mol%；当XT单元中的脂肪族二元胺单体为1,6
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己二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为30
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80mol%；6T单元为20
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70mol%；当XT单元中的脂肪族二元胺单体为2
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甲基戊二胺时，按摩尔百分比计，5T单元为40
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60mol%；M5T单元为40
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60mol%。2.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺树脂，其特征在于，所述生物基聚酰胺树脂的结晶温度和熔点满足以下关系式：Tc /（Tm－Tc）=4.9
‑
7.0，其中，其中，所述Tc为生物基聚酰胺树脂的结晶温度，所述Tm为生物基聚酰胺树脂的熔点。3.根据权利要求1
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2任一项所述的生物基聚酰胺树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在氮气或惰性气体的保护下，将对苯二甲酸、1,5
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戊二胺、碳原子数X≤6的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建伟，姜苏俊，曹民，麦杰鸿，杨汇鑫，张传辉，阎昆，
申请(专利权)人：珠海万通特种工程塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：