本发明涉及尼龙材料,具体涉及一种高耐热和高强度透明尼龙材料及其制备方法。
1、聚酰胺(polyamide,简称pa),俗称尼龙(nylon),是指分子链重复单元中含有酰胺基团(—conh—)的聚合物,是五大通用工程塑料之一,种类繁多,具有优异的力学性能、耐磨性、化学稳定性和电绝缘性,广泛用于电子电气、机械、交通和航空航天等领域。聚酰胺种类繁多,根据原料的来源,聚酰胺一般可以分为两类:一类是由氨基酸或己内酰胺开环聚合制得,称为ab型聚酰胺,如pa6、pa11和pa12等;一类是通过二元胺和二元酸缩合而成,称为aabb型聚酰胺,包括pa66、pa46和pa610等。也可以根据分子链结构分为脂肪族和芳香族聚酰胺,芳香族聚酰胺可由对苯二甲酸和脂肪二元胺制成,包括pa6t和pa9t等。
2、近年来,为了满足电子、电器、汽车等领域的更高性能的要求,尼龙46(pa46),尼龙6t(pa6t)和尼龙9t(pa9t)等高耐热性的半芳香族尼龙被开发出来。由于在尼龙分子主链段中导入了芳香环,从而提高了耐热性和力学性能,降低了吸水率等,并且有较好的性价比,是介于通用工程塑料尼龙和耐高温工程塑料之间的耐热性高的树脂,主要用于汽车和电气电子工业。随着高新技术的迅速发展和环保事业的需要,其市场需求呈上升趋势,应用开发也有新的进展。半芳香族尼龙主要有尼龙6t、尼龙9t、尼龙mxd6和聚苯二酰胺(ppa)。
3、但是由于传统的尼龙材料分子链规整,极易结晶,使其光学性能差。而透明尼龙本身就可单独制成很多制品,在医学和卫生、化妆品、厨房用具、电气设备和机械容器等领域广泛应用。
4、申请号为8.3的中国发明专利申请,公开了耐高温尼龙及其制备方法与应用。该发明制得的尼龙材料具有拉伸和弯曲强度高的特征,但是吸水率稍高。申请号为1.1的中国发明专利申请,公开了一种耐高温尼龙及其制备方法。该发明制得的尼龙材料结晶峰宽较窄,但是拉伸和弯曲强度有所不足。申请号为8.5的中国发明专利申请,公开了一种半透明耐高温尼龙材料及其制备方法和应用。该发明制得的尼龙材料具有较低的结晶度,但是拉伸和弯曲等力学性能不足。
1、本发明的目的在于提供一种高耐热和高强度透明尼龙材料及其制备方法,本发明高耐热和高强度透明尼龙材料在保证具有更加优异的耐热性能,较高的力学性能的同时还保持一定的透明度。
3、本发明第一方面提供了一种高耐热和高强度透明尼龙材料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
4、(a)将芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺、喹喔啉二胺、抗氧化剂、催化剂和水进行混匀,得到混合物料;
5、(b)在惰性气氛下,将混合物料进行缩合反应,即得所述高耐热和高强度透明尼龙材料。
8、优选地,所述芳香族二酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸、苯丙二酸、对苯二乙酸和联苯二甲酸中的至少一种。
9、优选地,所述芳香酸选自苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、肉桂酸、环己烷酸、癸酸和醋酸中的至少一种。
10、优选地,所述脂肪族二胺选自乙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、壬二胺、1,10-癸二胺、2-甲基-1,10-癸二胺和1,12-十二胺中的至少一种。
11、优选地,所述催化剂选自磷酸钾、磷酸钠,次磷酸钾、次磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸钠、次亚磷酸钾、次亚磷酸钠、钛酸正丁酯、丙基钛酸酯和异丙基钛酸酯中的至少一种;
14、(1)将1-硝基-4-(2-硝基丙-1-烯-1-基)苯、4-硝基苯-1,2-二胺和二溴化铜置于etoh中进行加热反应,待反应结束后加水淬灭,再将水层用etoac萃取,用盐水洗涤,将有机层用无水mgso4干燥,减压浓缩、纯化,得到硝基-混合物;
15、(2)将硝基-混合物溶解在meoh溶液中并加入pd/c,再将反应气氛用h2置换,然后在室温下搅拌一段时间,随后将反应物通过硅藻土垫过滤,滤液进行减压浓缩,并在meoh中重结晶,即得所述喹喔啉二胺。
17、优选地,所述芳香族二酸与脂肪族二胺的摩尔比为2∶(0.8~1.2);
20、优选地,所述抗氧化剂的添加量为芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺和喹喔啉二胺总质量的0.1%~0.8%;
21、所述催化剂的添加量为芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺和喹喔啉二胺总质量的0.1%~0.25%;
22、所述水的添加量为芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺和喹喔啉二胺总质量的40%~60%。
23、本发明第二方面提供了一种上述制备方法制得的高耐热和高强度透明尼龙材料。
24、本发明制备得到的高耐热和高强度透明尼龙材料的结构式如式i或式ii所示;
28、本发明制备方法中使用含有苯环和喹喔啉环的二胺作为共聚单体,起到增加硬链刚性的作用并且可以破坏分子主链的规整性;喹喔啉和苯环的引入使尼龙材料的耐热和力学性能得到极大的提高,同时也使其结晶度降低,在保证具有更加优异的耐热性能,较高的力学性能的同时还保持一定的透明度,提高光学性能,扩大应用领域。
1.一种高耐热和高强度透明尼龙材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述将混合物料进行缩合反应包括:
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述芳香族二酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸、苯丙二酸、对苯二乙酸和联苯二甲酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述芳香酸选自苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、肉桂酸、环己烷酸、癸酸和醋酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述脂肪族二胺选自乙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、壬二胺、1,10-癸二胺、2-甲基-1,10-癸二胺和1,12-十二胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂选自磷酸钾、磷酸钠,次磷酸钾、次磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸钠、次亚磷酸钾、次亚磷酸钠、钛酸正丁酯、丙基钛酸酯和异丙基钛酸酯中的至少一种;
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述喹喔啉二胺通过如下方法制得:
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述芳香族二酸与脂肪族二胺的摩尔比为2∶(0.8~1.2);
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述抗氧化剂的添加量为芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺和喹喔啉二胺总质量的0.1%~0.8%;
10.权利要求1~9中任一所述的制备方法制得的高耐热和高强度透明尼龙材料。
本发明公开了一种高耐热和高强度透明尼龙材料及其制备方法,所述制备方法包括如下步骤:将芳香族二酸、芳香酸、脂肪族二胺、喹喔啉二胺、抗氧化剂、催化剂和水进行混匀,得到混合物料;在惰性气氛下,将混合物料进行缩合反应,即得所述高耐热和高强度透明尼龙材料;本发明制备方法中使用含有苯环和喹喔啉环的二胺作为共聚单体,起到增加硬链刚性的作用并且可以破坏分子主链的规整性;喹喔啉和苯环的引入使尼龙材料的耐热和力学性能得到极大的提高,同时也使其结晶度降低,在保证具有更加优异的耐热性能,较高的力学性能的同时还保持一定的透明度,提高光学性能,扩大应用领域。
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