一种三元共聚耐高温尼龙及其制备方法

文档序号:1179908 发布日期:2020-09-22 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种三元共聚耐高温尼龙及其制备方法 (Terpolymer high-temperature-resistant nylon and preparation method thereof ) 是由 徐惠祥 王文志 于 2019-03-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种三元共聚耐高温尼龙及其制备方法,该三元共聚耐高温尼龙具有如式(I)所示的结构部分,式(I)中,a为6~13,优选为6、9、10、11、12或13,b为4~11,优选为4、8、10或11,c为6~10,优选为6、9或10,d为4~10,优选为4、8或10,R&lt;Sub&gt;1&lt;/Sub&gt;选自如式(1)-(7)中所示结构的一种或几种。该耐高温尼龙由以下方法制得:将具有R&lt;Sub&gt;1&lt;/Sub&gt;结构的二元酸与脂肪族二元胺反应,得到A;对苯二甲胺与脂肪族二元酸反应,得到B;A、B和脂肪族尼龙盐反应,制得三元共聚耐高温尼龙。本发明的三元共聚耐高温尼龙具有优异的力学性能、耐热性能、阻燃性能和抗熔滴性能,低吸水率,应用于电子电器、LED领域、汽车领域、航空航天和军工领域。(The invention discloses a terpolymer high-temperature-resistant nylon and a preparation method thereof, wherein the terpolymer high-temperature-resistant nylon has a structural part shown in a formula (I), in the formula (I), a is 6-13, preferably 6, 9, 10, 11, 12 or 13, b is 4-11, preferably 4, 8, 10 or 11, c is 6-10, preferably 6, 9 or 10, d is 4-10, preferably 4, 8 or 10, R is 1 Is selected from one or more of the structures shown in formulas (1) to (7). The high-temperature resistant nylon is prepared by the following method: will have R 1 Reacting dibasic acid with aliphatic diamine to obtain A; p-xylylenediamine reacts with aliphatic dibasic acid to obtain B; A. b, reacting with aliphatic nylon salt to obtain the ternary polymerization high temperature resistant nylon. The ternary polymerization high-temperature-resistant nylon has excellent mechanical property, heat resistance, flame retardance, anti-dripping property and low water absorption rate, and is applied to the fields of electronic and electric appliances, LEDs, automobiles, aerospace and war industry.)

一种三元共聚耐高温尼龙及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域,具体涉及一种三元共聚耐高温尼龙及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA),俗称尼龙,是分子链上含有重复酰胺基团的树脂总称。尼龙是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广、综合性能优良的基础树脂。耐高温尼龙是指可长期在150℃以上使用的尼龙工程塑料。耐高温尼龙具有良好的耐磨性、耐热性、耐油性及耐化学药品性,还大大降低了原材料的吸水率和收缩率,具有优良的尺寸稳定性及优异的机械强度。目前已经工业化的品种有PA46、PA6T、PA9T等。1990年荷兰DSM公司首次实现了耐高温尼龙PA46的产业化,拉开了高温尼龙研究的帷幕。

耐高温聚酰胺通常是由脂肪族的二胺或二酸与带芳香环的二胺或二酸经缩聚制得。中国专利201510582636公开了一种耐高温支链聚酰胺嵌段共聚物及其制备方法,其耐高温支链聚酰胺嵌段共聚物由20-50mol%的内酰胺,25-40mol%的芳香族二元酸和/或脂环族二元酸,25-40mol%的芳香族二元胺和/或脂肪族二元胺,以及0.2-0.5mol%的含有三个或更多个可与酸或胺反应的官能团的化合物组成。中国专利201510890733公开了一种耐高温聚酰胺及其合成方法,其耐高温聚酰胺由半芳香族聚酰胺和聚酯酰胺共聚得到。中国专利201110279156公开了一种耐高温半芳香族聚酰胺、制备方法及其应用,其主要包括20~60wt%的间苯二甲酸与脂肪族二胺形成的尼龙盐、30~70wt%的对苯二甲酸与脂肪族二胺形成的尼龙盐和1~15wt%的多官能团活性单体物质。但目前耐高温尼龙的制备方法存在着单体种类较少、合成路线较复杂、单体活性不高以及功能化的耐高温尼龙开发较少等一系列问题。

发明内容

为了克服上述问题,本发明人进行了锐意研究,开发出一种三元共聚耐高温尼龙,该耐高温尼龙为三嵌段共聚物,分子主链上包含酰亚胺环和较高密度的苯环,使得三元共聚物具有较高的玻璃化转变温度、较高的成炭率、优异的阻燃性能和耐热性能,且分子主链上还包括脂肪链,可调节三元共聚物的熔点,降低耐高温尼龙的生产成本,且该三元共聚耐高温尼龙的制备方法简单,易于实现,利于大规模工业化生产,从而完成本发明。

本发明的目的一方面在于提供一种三元共聚耐高温尼龙,其具有如式(I)所示的结构部分:

Figure BDA0001996026300000021

式(I)中,a为6~13,优选为6、9、10、11、12或13,b为4~11,优选为4、8、10或11,c取自6~10,优选为6、9或10,d为4~10,优选为4、8或10,

其中,R1选自如式(1)-(7)中所示结构的一种或几种:

Figure BDA0001996026300000022

本发明的另一方面提供一种三元共聚耐高温尼龙,三元共聚耐高温尼龙由以下方法制得:

步骤1、具有R1结构的新型二元酸与脂肪族二元胺反应,得到A;

步骤2、对苯二甲胺与脂肪族二元酸反应,得到B;

步骤3、A、B和脂肪族尼龙盐反应,制得三元共聚耐高温尼龙。

本发明的第三方面提供一种三元共聚耐高温尼龙的制备方法,优选制备本发明第一方面和第二方面所述的耐高温尼龙的方法。

本发明所具有的有益效果为:

(1)本发明的三元共聚耐高温尼龙的大分子主链中包括刚性结构,如较高密度的刚性结构苯环,且还包含酰亚胺环,提高了耐高温尼龙的耐热性能、力学性能和阻燃性能,例如本发明的三元共聚耐高温尼龙的拉伸强度能够达到123.6MPa;弯曲强度能够达到180.9MPa;极限氧指数能够达到30%;玻璃化转变温度能够达到184.2℃;

(2)本发明的三元共聚耐高温尼龙的大分子主链中包括柔性链部分,如脂肪族尼龙盐得到的共聚结构,可起到调节该耐高温尼龙熔点的作用,且采用脂肪族尼龙盐共聚组分也可降低生产成本,有利于耐高温尼龙的产业化生产。

(3)本发明的三元共聚耐高温尼龙由多种不同的单体制得,包括含有苯环和酰亚胺环的二元酸、脂肪族二元酸、脂肪族二元胺和对苯二甲胺,赋予三元共聚耐高温尼龙多功能化。

(4)本发明的三元共聚耐高温尼龙的制备所用的单体种类多且单体活性高,合成路线简单,能够获得多功能的耐高温尼龙。

附图说明

图1示出实施例1得到的三元共聚耐高温尼龙的红外图谱。

具体实施方式

下面通过附图和优选实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明,本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

本发明一方面提供一种三元共聚耐高温尼龙,三元共聚耐高温尼龙具有如式(I)所示的结构部分:

本发明中,三元共聚耐高温尼龙具有如式(I)所示的结构部分,其中,a、b、c、d的值对该三元共聚耐高温尼龙的耐热性能、热稳定性能和力学性能具有重要影响。

根据本发明,式(I)中,a为6~13,优选为6、9、10、11、12或13,更优选为6或10,更优选为6;b为4~11,优选为4、8、10或11,更优选为4或8,更优选为4;c为6~10,优选为6、9或10,更优选为6或10,更优选为6;d为4~10,优选为4、8或10,更优选为4或10,更优选为4。

根据本发明,R1选自如式(1)-(7)中所示结构的一种或几种:

Figure BDA0001996026300000051

本发明中,R1结构中含有至少两个苯环,苯环为刚性结构,可赋予耐高温尼龙优异耐热性能和力学性能,例如较高的玻璃化转变温度;另外,R1结构中含有酰亚胺环,酰亚胺环能够赋予耐高温尼龙优异的阻燃性能和耐热性能,且酰亚胺环易成炭,有较高的成炭率,从而可赋予耐高温尼龙抗熔滴的性能。

本发明中,式(I)包含共聚组分A、共聚组分B和共聚组分C共聚制得,其中,共聚组分A为

Figure BDA0001996026300000061

共聚组分B为共聚组分C为

Figure BDA0001996026300000063

根据本发明,在式(I)中,共聚组分A的重量占三元共聚耐高温尼龙重量的10~30%,优选为15~30%,更优选为20~30%。

本发明中,共聚组分A中存在R1结构,R1中具有较高密度的苯环和酰亚胺环,赋予三元共聚耐高温尼龙优异的耐热性能、阻燃性能和较高的成炭率。

根据本发明,在式(I)中,共聚组分A由具有R1结构的二元酸和脂肪族二元胺制得的,优选由具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺在水中成盐制得,其中,具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺的摩尔比为(0.95~1):1,优选为(0.97~1):1,例如0.98:1。

根据本发明,共聚组分A中,a为6、9、10、11、12、或13,优选为6或10。

根据本发明优选的实施方式,共聚组分A中,a为6,即共聚组分A由己二胺和具有R1结构的二元酸聚合制得。

根据本发明,当R1为式(1)所示结构时,具有R1结构的二酸为2,4-双苯基对称三嗪-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(2)所示结构时,具有R1结构的二酸为3,3’,4,4’-间三联苯-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(3)所示结构时,具有R1结构的二酸为3,3’,4,4’-对三联苯-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(4)所示结构时,具有R1结构的二酸为2,3,6,7-蒽-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(5)所示结构时,具有R1结构的二酸为3,3’,4,4’-对位二联苯-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(6)所示结构时,具有R1结构的二酸为3,3’,4,4’-对位三联苯-N-羧苯基酞酰亚胺;当R1为式(7)所示结构时,具有R1结构的二酸为3,3’,4,4’-对位四联苯-N-羧苯基酞酰亚胺。

本发明中,共聚组分B在三元共聚耐高温尼龙中所占的比重最大,则在三元共聚耐高温尼龙大分子主链中具有较高的苯环密度,苯环为刚性结构,从而赋予三元共聚耐高温尼龙优异的耐热性能。

根据本发明,式(I)中,共聚组分B的重量占三元共聚耐高温尼龙的重量的30~60%,优选为40~60%,更优选为50~60%。

根据本发明,共聚组分B是由对苯二甲胺与脂肪族二元酸聚合制得的,其中,对苯二甲胺与脂肪族二元酸的摩尔比为(0.95~1):1,优选为(0.97~1):1,例如0.98:1或1:1。

根据本发明,共聚组分B中,b为4、8、10或11,优选为4或8。

根据本发明优选的实施方式,共聚组分B中,b为4,即共聚组分B由己二酸和对苯二甲胺制得,优选由己二酸和对苯二甲胺在水中成盐制得。

根据本发明,式(I)中,共聚组分A、共聚组分B和共聚组分C的重量比之和为100%。

根据本发明,共聚组分C是由脂肪族二元酸和脂肪族二元胺制得的脂肪族尼龙盐,优选由脂肪族二元酸和脂肪族二元胺在水中成盐制得的脂肪族尼龙盐,其中,脂肪族二元酸与脂肪族二元胺的摩尔比为(0.95~1):1,优选为(0.97~1):1,例如0.98:1或1:1。

根据本发明优选的实施方式,共聚组分C中,c为6,d为4,即共聚组分C由己二酸和己二胺制得,优选为由己二酸和己二胺在水中成盐制得。

本发明的另一方面提供一种三元共聚耐高温尼龙,该三元共聚耐高温尼龙由以下方法制得:

步骤1、具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺反应,得到共聚组分A;

根据本发明,具有R1结构的二元酸可表示为HOOC-R1-COOH,其中,R1选自本发明第一方面所述式(1)-(8)中所示结构的一种或几种。

根据本发明,步骤1中,所得共聚组分A具有如下式(II)所示的结构部分:

根据本发明,在式(II)中,a为6、9、10、11、12或13,优选为6或10,更优选为6。即步骤1中,脂肪族二胺为己二胺、壬二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺或十三烷二胺。

根据本发明,步骤1中,具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺在水中发生反应成盐制得A。

本发明中,具有R1结构的二元酸单体种类多,且羧基直接连接在苯环上,单体活性高,在进行熔融缩聚时,具有较高的反应活性,能得到相对粘度较大(例如相对粘度为2.2~2.8,优选为2.2~2.5,更优选为2.2~2.3)的共聚耐高温尼龙树脂。

本发明人发现,具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺成盐需要反应体系为碱性环境,优选反应体系的pH为7.5~8.5,二元胺在聚合升温过程中会损失,为保证二元酸与二元胺以1:1的摩尔比发生聚合反应,可适当增加二元胺的用量,使二元胺的摩尔量稍高于二元酸,使得反应体系为碱性环境,保证二元酸与二元胺1:1聚合,得到较高分子量的共聚组分A。

根据本发明,步骤1中,具有R1结构的二元酸与脂肪族二元胺的摩尔比为(0.95~1):1,优选为(0.97~1):1,例如0.98:1或1:1。

本发明中,A为由R1结构的二元酸与脂肪族二元胺反应得到的共聚物,其分子主链中含有R1结构,R1结构中的苯环与酰亚胺环赋予以A为共聚组分得到的三元共聚耐高温尼龙具有优异的力学性能(如拉伸强度可达到123.6MPa)、耐热性能(如玻璃化转变温度可达到184.2℃)、优异的阻燃性能(如极限氧指数可达到30%)和抗熔滴性能(如较高的成炭率)。

步骤2、对苯二甲胺与脂肪族二元酸反应,得到B;

根据本发明,步骤2中,B具有如式(III)所示的结构:

式(III)中,b为4、8、10或11,优选为4或8,更优选为4。即步骤2中脂肪族二元酸为己二酸、癸二酸、十二烷二酸或十三烷二酸。

根据本发明优选的实施方式,步骤2中,己二酸与对苯二甲胺在水中成盐制得B。

本发明人发现,具有脂肪族二元酸与对苯二甲胺成盐需要反应体系为碱性环境,优选反应体系的pH为7.5~8.5,二元胺在聚合升温过程中会损失,为保证二元酸与二元胺以1:1的摩尔比发生聚合反应,可适当增加二元胺的用量,使二元胺的摩尔量稍高于二元酸,使得反应体系为碱性环境,保证二元酸与二元胺1:1聚合成盐,得到较高分子量的共聚组分B。

根据本发明,步骤2中,己二酸与对苯二甲胺的摩尔比为(0.95~1):1,优选为(0.97~1):1,例如0.98:1或1:1。

根据本发明,共聚组分B中含有苯环,苯环的刚性结构在制备三元共聚耐高温尼龙时,使得耐高温尼龙大分子主链上具有较高的苯环密度,赋予分子链一定的刚性,从而使得耐高温尼龙具有优异的耐热性能和力学性能,尤其是较高的玻璃化转变温度。

步骤3、A、B和脂肪族尼龙盐反应,制得三元共聚耐高温尼龙。

根据本发明,步骤3中,A、B和脂肪族尼龙盐在反应釜中发生熔融缩聚得到三元共聚耐高温尼龙。

根据本发明,A、B和脂肪族尼龙盐三者的不同配比对耐高温尼龙的综合性能具有重要影响,A组分使得三元共聚耐高温尼龙具有优异的力学性能、耐热性能、优异的阻燃性能和抗熔滴性能等;B组分作为三元共聚物的主体成分,确保其大分子主链上具有较高的苯环密度,从而得到的三元共聚物具有优良的耐热性能;组分C主要起调节三元共聚物熔点和降低成本的作用。三种组分添加量的改变,导致其共聚物分子主链刚柔性的改变,从而导致其力学、结晶、阻燃和熔点等性能的改变。

根据本发明,步骤3中,反应中需要加入催化剂和引发剂,催化和引发反应的进行。

根据本发明,催化剂选自磷酸、次磷酸、亚磷酸盐、磷酸氢盐、次磷酸盐和次亚磷酸盐中的一种或几种。

根据本发明,亚磷酸盐选自亚磷酸钾、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙、亚磷酸铝、亚磷酸锌中的一种或几种。

根据本发明,磷酸氢盐选自磷酸氢镁、磷酸氢钾和磷酸氢钠中一种或几种。

根据本发明,次磷酸盐选自次磷酸钠、次磷酸钙和次磷酸镁中的一种或几种。

根据本发明,次亚磷酸盐选自次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙和次亚磷酸锌中的一种或几种。

根据本发明优选的实施方式,催化剂为磷酸、亚磷酸和次磷酸钠中的一种或几种,例如次磷酸钠。

根据本发明,步骤3中,催化剂的加入量为共聚组分A、共聚组分B和脂肪族尼龙盐的加入的总重量的0.1~2%,优选为0.1~1%,更优选为0.1~0.5%。

根据本发明,引发剂为水,优选为去离子水或蒸馏水。

根据本发明,步骤3中,引发剂的加入量为共聚组分A、共聚组分B和脂肪族尼龙盐的加入的总重量的1~10%,优选为1.5~8%,更优选为2~5%。

根据本发明,步骤3包括:

步骤(1)、将A、B和脂肪族尼龙盐加入到反应釜中,并同时加入催化剂和引发剂,用惰性气体置换反应釜内空气3~10次,升温至160~220℃,保持釜内压力1.0~3.0MPa。

本发明中,步骤(1)为预聚合工艺,初步排出反应釜内水分,进一步浓缩盐溶液。

根据本发明,步骤(1)中,将A、B和脂肪族尼龙盐加入到反应釜中,同时加入催化剂和引发剂,由于熔融缩聚反应需要在惰性环境下进行,因此反应釜中需要充入惰性气体。

根据本发明,步骤(1)中,用惰性气体置换反应釜内空气3-10次,优选为3-7次,更优选为3-4次,从而保证反应釜中为惰性环境。

根据本发明,惰性气体优选为氮气或氩气。

根据本发明,将反应釜升温至180~210℃,保持反应釜内的压力为1.2~2.8MPa;优选地,将反应釜升温至190~200℃,保持反应釜内的压力为1.5~2.5MPa。

步骤(2)、继续升温至230~380℃,保持釜内压力1.0~2.8MPa,保压0.5~5h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.03~-0.07MPa,放料得到三元共聚耐高温尼龙。

本发明中,步骤(2)中减压缩聚使聚合反应向正反向进行,提高分子量,从而聚合得到的共聚耐高温尼龙具有较好的相对粘度(例如相对粘度为2.2~2.8)。

根据本发明优选地,步骤(2)中,对反应釜继续升温为250~350℃,保持釜内压力1.2~2.5MPa,保压1~4h,

更优选地,对反应釜继续升温至290~320℃,保持釜内压力1.5~2.0MPa,保压时间1~2h。

本发明中,共聚组分A、共聚组分B和脂肪族尼龙盐熔融缩聚制得三元共聚耐高温尼龙,该耐高温尼龙分子链中包括共聚组分A、共聚组分B和脂肪族尼龙盐的三嵌段结构,三个嵌段单元使得耐高温尼龙多功能化,通过调节三个嵌段单元的结构和含量,可调节耐高温尼龙的结构和性能。

根据本发明,该三元共聚耐高温尼龙具有优异的力学性能、耐热性能、阻燃性能和低吸水率,例如拉伸强度高于92.9MPa,甚至能够达到123.6MPa;弯曲强度高于154.8MPa,能够达到180.9MPa;缺口冲击强度高于4MPa,能够达到6.5MPa;极限氧指数≥28%,甚至能够达到30%;玻璃化转变温度高于166.9℃,甚至能够达到184.2℃;吸水率≤1.6%,甚至低至0.9%。

实施例

实施例1

将1mol的2,4-双苯基对称三嗪-N-羧苯基酞酰亚胺二元酸与1mol或(116g)己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol对苯二甲胺与1mol或己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐质量分别为3kg、5kg和2kg投入反应釜中,并加入50g次磷酸钠和500g去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.5MPa;

继续升温至300℃,保持釜内压力2.0MPa,保压2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。

对所得最终产物三元共聚耐高温尼龙进行红外测试,测得红外光谱如图1所示。从图1中可以看出,位于3309.8cm-1处的峰,对应酰胺键(-CO-NH-)上的氢键伸缩振动的特征峰;2943.1cm-1与2870.1cm-1处对应亚甲基(-CH2-)伸缩振动吸收峰;1295.3cm-1处对应酰胺键上C-N伸缩振动和N-H面外弯曲振动;1780.3cm-1、1380.5cm-1和720.1cm-1对应亚胺环的伸缩振动峰;1521.9cm-1和1610.5cm-1为苯环结构的特征吸收峰;814.7cm-1为三嗪环的伸缩振动峰。由此可知具有式(I)所示结构特征的三元共聚耐高温尼龙的成功合成,式(I)中,R1为式(1)所示结构,a为6,b为4,c为6,d为4。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.25。

实施例2

将1mol的3,3’,4,4’-对三联苯-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与1mol己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、5kg和2kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.5MPa;

继续升温至320℃,保持釜内压力2.0MPa,保压2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.27。

实施例3

将1mol的3,3’,4,4’-间三联苯-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与1mol己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、5kg和2kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.5MPa,继续升温至320℃,保持釜内压力2.0MPa,保压2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.04MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.21。

实施例4

将摩尔比为1mol的2,3,6,7-蒽-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与1mol己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、5kg和2kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气3~4次,升温至200℃,保持釜内压力1.5~2.5MPa,继续升温至290~320℃,保持釜内压力1.5~2.0MPa,保压1~2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.03~-0.07MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.31。

实施例5

将1mol的3,3’,4,4’-对位四联苯-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、4kg和3kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气3~4次,升温至200℃,保持釜内压力1.5~2.5MPa,继续升温至290~320℃,保持釜内压力1.5~2.0MPa,保压1~2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.03~-0.07MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.28。

实施例6

将1mol的2,4-双苯基对称三嗪-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、6kg和1kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气3次,升温至190℃,保持釜内压力2.2MPa,继续升温至300℃,保持釜内压力1.6MPa,保压1~2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.27。

实施例7

将1mol的2,4-双苯基对称三嗪-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol己二胺在水中成盐,得到组分A;

将1mol的对苯二甲胺与1mol己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为2kg、5kg和3kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气3~4次,升温至200℃,保持釜内压力1.9MPa,继续升温至290℃,保持釜内压力2.0MPa,保压1.5h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.06MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.24。

实施例8

将0.97mol的2,4-双苯基对称三嗪-N-羧苯基酞酰亚胺与1mol癸二胺在水中成盐,得到组分A;

将0.97mol的对苯二甲胺与1mol癸二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分A、B和尼龙66盐按照质量分别为3kg、4kg和3kg投入反应釜中,并加入适量的次磷酸钠和去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.3MPa,继续升温至320℃,保持釜内压力1.8MPa,保压1~2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到三元共聚耐高温尼龙。所得三元共聚耐高温尼龙的相对粘度为2.29。

对比例

对比例1

将1mol对苯二甲胺与1mol或己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分B和尼龙66盐质量分别为5kg和2kg投入反应釜中,并加入35g次磷酸钠和350g去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.5MPa;

继续升温至300℃,保持釜内压力2.0MPa,保压2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到二元共聚尼龙。所得的二元共聚尼龙的相对粘度为2.25。

对比例2

将1mol对苯二甲胺与1mol己二酸在水中成盐,得到组分B;

将组分B和尼龙66盐质量分别为5kg和2.5kg投入反应釜中,并加入35g次磷酸钠和350g去离子水,用高纯氮气置换反应釜内空气4次,升温至200℃,保持釜内压力2.5MPa;

继续升温至300℃,保持釜内压力2.0MPa,保压2h后,放气至常压,排出体系中的水,然后逐步抽真空,使体系减压至-0.05MPa,放料即得到二元共聚尼龙。所得的二元共聚尼龙的相对粘度为2.28。

实验例

实验例1拉伸强度测试

拉伸强度测试条件:将拉伸样条置于恒温恒湿箱中处理24h,使用试验机进行测试,测试标准为GB/T 1040.2-2006。

实验例2弯曲强度测试

弯曲强度测试条件:将弯曲样条置于恒温恒湿箱中处理24h,使用试验机进行测试,测试标准为GB/T 9341-2008。

实验例3缺口冲击强度

冲击强度测试条件:将冲击样条置于恒温恒湿箱中处理24h,使用试验机进行测试,测试标准为GB/T 1043.1-2008。

实验例4极限氧指数测试

极限氧指数测试条件:试样尺寸为120×12.7×3.2mm3,按照ISO 4589-2标准进行测试。

实验例5玻璃化转变温度测试

玻璃化转变温度测试条件:称取样品5~8mg,氮气保护下,样品升温至270℃熔融3min,用液氮淬冷,然后将淬冷的样品升温至290℃,降至常温,再升温至290℃,升温速率均为10℃/min。

实验例6吸水率测试

吸水率测试条件:测试样品于100℃烘箱中烘干,随炉冷却,按照ASTM D570-98标准进行测试。

表1为实施例1-8及对比例1-2所得耐高温尼龙的性能数据表1

Figure BDA0001996026300000191

从表1中可知,本发明的三元共聚耐高温尼龙具有优异的力学性能、耐热性能、阻燃性能和低吸水率。本发明的三元共聚耐高温尼龙的拉伸强度高于92.9MPa,甚至能够达到123.6MPa;弯曲强度高于154.8MPa,能够达到180.9MPa;缺口冲击强度高于4MPa,能够达到6.5MPa;极限氧指数≥28%,甚至能够达到30%;玻璃化转变温度高于166.9℃,甚至能够达到184.2℃;吸水率≤1.6%,甚至低至0.9%。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是,这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释,并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下,可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰,这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

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