本發(fā)明屬于，具體涉及一種透明共聚尼龍及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、透明聚酰胺以其優(yōu)異的綜合性能在高分子材料中馳名。它在具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、優(yōu)異的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)外，還具有成型加工簡(jiǎn)單、線膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性、性?xún)r(jià)比高、耐老化性和電絕緣率優(yōu)異、無(wú)臭、無(wú)毒，易與其他非晶或半晶聚酰胺形成合金等優(yōu)點(diǎn)；不但透明性?xún)?yōu)異(透明性甚至超過(guò)pc，接近pmma)，而且在耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂、耐油性溶劑、耐磨損等方面比一般的透明聚合物材料(如ps、pc、pmma等)更為優(yōu)越。透明聚酰胺現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于燃料和油的周?chē)鷻C(jī)械部件和電氣機(jī)械部件等，尤其四在精密光學(xué)儀器、耐壓視窗、觀察鏡、特種燈具外罩、食品包裝薄膜、高檔體育器材等領(lǐng)域的應(yīng)用是其他材料所無(wú)法替代的。

2、結(jié)晶性聚合物聚酰胺，如果要使其具有較高的透光率，通?？梢詮娜缦氯齻€(gè)方面進(jìn)行：(1)破壞聚酰胺的結(jié)晶性，從而可以得到非晶產(chǎn)物；(2)減小晶區(qū)晶體的尺寸，使晶體的直徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，這種方法被稱(chēng)為微晶化法；(3)通過(guò)共聚、共混等方法來(lái)對(duì)聚酰胺進(jìn)行改性

3、在ep-a-0?885?930中提到，將較脆的透明聚酰胺、相對(duì)韌的聚酰胺6t/12或6t/6i/12混合來(lái)提高透明聚酰胺的抗沖擊性，雖然在此情況下抗沖擊性得到提高而透明聚酰胺的剛度沒(méi)有任何過(guò)度降低，但是其斷裂拉伸應(yīng)變沒(méi)有得到提高。

4、當(dāng)下的透明共聚尼龍中，在提高其透光度的情況下，其抗沖擊性、韌性、斷裂拉伸應(yīng)變無(wú)法得到同步的提升，在抗沖擊性提升的情況下，其斷裂拉伸應(yīng)變沒(méi)有得到提高，在此情況下，本發(fā)明通過(guò)其與一種聚酯酰胺進(jìn)行聚合，發(fā)現(xiàn)其在保證透光性的情況下，抗沖擊性、韌性、斷裂拉伸應(yīng)變得到了顯著的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種透明共聚尼龍及其制備方法和應(yīng)用，解決了上述背景技術(shù)中的問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是：提供了一種透明共聚尼龍，具有如下式ⅰ結(jié)構(gòu)：

3、

4、式ⅰ中，a＝10～100，b＝20～200，c＝10～100，r為聚酯酰胺；

5、所述聚酯酰胺具有如下式ⅱ結(jié)構(gòu)：

6、

7、式ⅱ中，x＝10～200，y＝10～200，z＝10～50。

8、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是：提供了一種透明共聚尼龍的制備方法，其特征在于：先將1,3-環(huán)己二甲胺、呋喃二甲酸和乙交酯以1::1:0.1～0.5摩爾比的用量合成聚酯酰胺；再將4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、對(duì)苯二甲酸、癸二酸和聚酯酰胺聚合形成透明共聚尼龍，其中，所述聚酯酰胺的用量為反應(yīng)物總重量的1～10wt％，4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、對(duì)苯二甲酸和癸二酸的摩爾比為1：0.1～0.5:0.5～0.9。

9、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述聚酯酰胺的用量為反應(yīng)物總重量的3～7wt％。

10、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述聚酯酰胺的合成方法如下：

11、①將真空干燥后的1,3-環(huán)己二甲胺、呋喃二甲酸和乙交酯加入到攪拌式聚合反應(yīng)釜中，同時(shí)加入錫化合物作為催化劑、加入水作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)；然后抽真空至-0.090mpa，通惰性氣體至壓力0.5～1mpa，如此循環(huán)3～10次，使反應(yīng)物存在于惰性氣體保護(hù)下的環(huán)境中，控制所述攪拌式聚合反應(yīng)釜內(nèi)系統(tǒng)壓力為0.1～0.5mpa；

12、②將所述攪拌式聚合反應(yīng)器密閉加熱至250～270℃，調(diào)節(jié)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜的攪拌速度為20～60hz，其中，當(dāng)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜壓力達(dá)到1.8mpa，開(kāi)始排氣控壓，維持壓力在1.8mpa，待釜內(nèi)溫度達(dá)到250～270℃下繼續(xù)反應(yīng)1～3小時(shí)后，在0.5～2小時(shí)內(nèi)持續(xù)泄壓至常壓，反應(yīng)結(jié)束，在出料時(shí)補(bǔ)充惰性氣體。

13、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述錫化合物為辛酸亞錫、醇錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫中的至少一種，所述錫化合物的加入量為反應(yīng)物總重量的1～3wt％

14、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，包括如下步驟：

15、(1)將4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、對(duì)苯二甲酸、癸二酸和聚酯酰胺加入到攪拌式聚合反應(yīng)釜中，同時(shí)加入結(jié)晶促進(jìn)劑、分子量調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、水；然后抽真空至-0.090mpa，通惰性氣體至壓力0.5～1mpa，如此循環(huán)3～10次，使反應(yīng)物存在于惰性氣體保護(hù)下的環(huán)境中，控制所述攪拌式聚合反應(yīng)釜內(nèi)系統(tǒng)壓力為0.1～0.5mpa；

16、(2)將所述攪拌式聚合反應(yīng)釜升溫至220～230℃，調(diào)節(jié)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜攪拌速度為20～60hz，其中，當(dāng)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜壓力達(dá)到2.0mpa時(shí)，排氣控壓，維持壓力在2.0mpa，繼續(xù)升溫，待釜內(nèi)溫度達(dá)到250～260℃下繼續(xù)反應(yīng)1～3小時(shí)后，在0.5～2小時(shí)內(nèi)持續(xù)泄壓至常壓，反應(yīng)結(jié)束，在出料時(shí)補(bǔ)充惰性氣體。

17、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，包括如下步驟：

18、(1)將4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、對(duì)苯二甲酸、癸二酸和聚酯酰胺加入到攪拌式聚合反應(yīng)釜中，同時(shí)加入結(jié)晶促進(jìn)劑、分子量調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、水；然后抽真空至-0.090mpa，通惰性氣體至壓力0.6～0.9mpa，如此循環(huán)3～10次，使反應(yīng)物存在于惰性氣體保護(hù)下的環(huán)境中，控制所述攪拌式聚合反應(yīng)釜內(nèi)系統(tǒng)壓力為0.3～0.5mpa；

19、所述聚酯酰胺加入量為反應(yīng)物總重量的3～7wt％；

20、(2)在2～3小時(shí)內(nèi)將所述攪拌式聚合反應(yīng)釜?jiǎng)蛩偌訜嶂?23～227℃，調(diào)節(jié)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜攪拌速度為40～60hz，其中，當(dāng)所述攪拌式聚合反應(yīng)釜壓力達(dá)到2.0mpa時(shí)，排氣控壓，維持壓力在2.0mpa，繼續(xù)升溫，待釜內(nèi)溫度達(dá)到250～260℃下繼續(xù)反應(yīng)1～3小時(shí)后，在0.5～1.5小時(shí)內(nèi)持續(xù)泄壓至常壓，反應(yīng)結(jié)束，在出料時(shí)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

21、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述結(jié)晶促進(jìn)劑為c10～30的長(zhǎng)碳鏈羧酸鈣鹽、鎂鹽和鋅鹽中的一種或者多種；所述結(jié)晶促進(jìn)劑的添加量為反應(yīng)物總重量的1～3wt％；

22、所述分子量調(diào)節(jié)劑為苯甲酸、乙酸、丙酸或鄰苯二甲酸酐，所述分子量調(diào)節(jié)劑的加入量為反應(yīng)物總重量的1～2wt％；

23、所述抗氧劑為辛酸亞錫、醇錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫中的一種或一種以上的混合物，所述抗氧劑的加入量為反應(yīng)物總重量的1～3wt％。

24、在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

25、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之三是：提供了上述的一種透明共聚尼龍的應(yīng)用，應(yīng)用于燃料和油的周?chē)鷻C(jī)械部件和電氣機(jī)械部件、精密光學(xué)儀器、耐壓視窗、觀察鏡、特種燈具外罩、食品包裝薄膜或體育器材。

26、本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

27、1、本發(fā)明利用4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)來(lái)破壞聚合酰胺分子鏈的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性，通過(guò)4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷中的剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)降低聚酰胺分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力，從而達(dá)到降低聚酰胺結(jié)晶能力的目的。并且，通過(guò)加入結(jié)晶促進(jìn)劑減小聚酰胺樹(shù)脂晶區(qū)晶體的尺寸，使聚酰胺樹(shù)脂的結(jié)晶區(qū)的晶體形成微晶結(jié)構(gòu)，而結(jié)晶結(jié)構(gòu)的存在使材料具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，耐化學(xué)藥品和抗應(yīng)力開(kāi)裂性，同時(shí)賦予材料低吸水性和柔韌性。同時(shí)，加入聚酯酰胺來(lái)提高共聚物的缺口抗沖擊強(qiáng)度和靜電能力，加入辛酸亞錫既能促進(jìn)乙交酯開(kāi)環(huán)又可以提高共聚物的缺口沖擊強(qiáng)度。

28、2、本發(fā)明采用的聚酯酰胺具有醚氧基，其可以與游離的電荷相結(jié)合，而電荷可以以結(jié)合體的方式移動(dòng)，沿聚酯酰胺主鏈進(jìn)行離子導(dǎo)電釋放靜電荷從而達(dá)到抗靜電的效果；另外，由于醚氧鍵的鍵角較大，鏈段柔順性較好，以此可以提高共聚物的缺口沖擊強(qiáng)度。

29、3、本發(fā)明在反應(yīng)前通惰性氣體目的是降低副反應(yīng)發(fā)生的概率；反應(yīng)過(guò)程中泄壓的目的是把聚合反應(yīng)過(guò)中產(chǎn)生的水除去，有利于聚合反應(yīng)正向進(jìn)行。

30、4、本發(fā)明透明共聚尼龍具有較高的力學(xué)性能和透光率，低吸水率，加工性能優(yōu)異，可應(yīng)用于燃料和油的周?chē)鷻C(jī)械部件和電氣機(jī)械部位、精密光學(xué)儀器、耐壓視窗、觀察鏡、特種燈具外罩、食品包裝薄膜、高檔體育器材等領(lǐng)域。

31、5、本發(fā)明在聚酯酰胺的基礎(chǔ)上合成方法采用一步聚合形成共聚尼龍的方法，其具有減少了工序，縮短了流程，降低了成本，提高了生產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明制備工簡(jiǎn)便，聚合過(guò)程操作方便，便于管控，能充分地達(dá)到所要求的聚合條件，方便其工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)；并且在聚合過(guò)程中不使用任何有機(jī)溶劑，對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有危險(xiǎn)性，安全性好。