CN107446130B - 一种尼龙126及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型号尼龙126及其制备方法。所述方法包括如下步骤：十二碳二元胺和己二酸经成盐反应得到尼龙126盐；向所述尼龙126盐中加入水和分子量调节剂，经聚合反应即得。本发明制备方法前期通过高温高压条件下制备，有效加快了聚合物单体的聚合。在反应后期进一步加热升温，真空条件下，除去聚合物中小分子聚合物，使得聚合物分子量增加，从而使得出料聚合物总体性能更加优异。本发明所制备的尼龙126的综合性能方面更加优异，具有良好的机械、热力学性能；本发明尼龙126的特点是比市场售卖尼龙610与尼龙612具有更低的吸水率以及柔韧性。通过高压进行制备，有效的缩短了聚合反应周期，提高了生产效率。

Description

一种尼龙126及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型号尼龙126及其制备方法，属于尼龙制备领域。
背景技术
尼龙(Nylon)学名聚酰胺，是五大工程塑料之一，由于具有强韧耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳、耐油等优异特性，是国内外应用最广泛的一种热塑性工程塑料。在众多尼龙型号中，尼龙126是一个比较独特的尼龙型号，介于短碳链和长碳链之间，拥有独特的性能。尼龙126主要用于汽车、机械、航空、航天、电子电气、信息、建筑、纺织等领域。
目前市面上介于短碳链和长碳链尼龙之间的型号有尼龙612和尼龙610。中国专利CN1944490A和CN1931898A公布了尼龙612的制备方法，中国专利CN101628978A 公布了尼龙610的制备方法，而目前尼龙612和尼龙610存在的主要缺点是柔软性差和吸水率高。柔软性差限制了在要求材料具有一定柔软条件要求方面的应用，例如：输油管、空气管、软管、刮雨器等。另一方面，吸水率高导致在潮湿环境中，尼龙的力学性能稳定性和尺寸稳定性变差，限制了尼龙612和尼龙610在潮湿环境中使用范围。因此，需要提供一种同时具有低吸水率和良好柔软性的新型号尼龙。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的型号尼龙126及其制备方法，所述尼龙126具有良好机械性能且吸水率低，可用于汽车业、航天航空业和电子电气业等领域。
本发明所提供的尼龙126的制备方法，包括如下步骤：
十二碳二元胺和己二酸经成盐反应得到尼龙126盐；向所述尼龙126盐中加入水和分子量调节剂，经聚合反应即得到所述尼龙126。
上述的制备方法中，所述成盐反应包括如下步骤：
将所述己二酸加入至溶剂中，加热至40～60℃；然后加入所述十二碳二元胺，并调节pH值至7.0～9.0，进行所述成盐反应1～1.5小时；
所得到的所述尼龙126盐的分子式为H3 +N(CH2)12N+H3 -OOC(CH2)4COO-。
上述的制备方法中，所述溶剂为酒精；
利用所述尼龙126盐在酒精中溶解度很小而蛋白等其它杂质在酒精中溶解度很大的特点，利用溶解度差可实现对所述尼龙126盐的提纯，得到具有更高纯度的尼龙126 盐，有利于后续的聚合反应而得到高纯的尼龙126；
具体可过滤(抽滤器)所述成盐反应后的体系即实现对所述尼龙126盐的提纯；
所述提纯步骤之后，还包括将所述尼龙126盐在50～60℃条件下干燥10～24小时的步骤。
上述的制备方法中，所述己二酸与所述十二碳二元胺的摩尔比可为1：1～1.2。
上述的制备方法中，所述聚合反应包括如下步骤：
1)将所述尼龙126盐、所述水和所述分子量调节剂加入至反应釜中，抽真空，充入惰性气体至压力到0.01～0.5MPa，加热至120℃～150℃，进行反应0.5～1小时；
2)继续升温至190℃～200℃，所述反应釜内压力达到1.5～1.8MPa，恒温1.0～1.5小时后放气至常压；
3)继续升温至250℃～260℃，恒温0.5～1.5h后抽真空至真空度为0.01～50KPa，保持真空抽取30～50min后出料。
上述的制备方法中，所述尼龙126盐、所述水与所述分子量调节剂的质量比为 1：2～4：0.001～0.002，具体可为1：2：0.001、1：4：0.002或1：3：0.0015。
上述的制备方法中，所述分子量调节剂可为己二酸或醋酸；
所述水可为蒸馏水或去离子水。
本发明方法制备得到的尼龙126的分子式为-[-HN(CH2)12NHOC(CH2)4CO-]-n，其中n为70～400之间的数。
本发明制备尼龙126的主要原料十二碳二元胺来自于石油炼制的副产品轻蜡经微生物发酵后获得，原料来源广泛。
本发明提供的新型号尼龙126介于短碳链尼龙与长碳链尼龙之间，使得其具有短碳链尼龙的耐高温性与热稳定性，同时也具有长碳链尼龙柔韧性、低吸水率和尺寸稳定性等优异特点。本发明尼龙126相对于尼龙610具有较低CONH/CH2的比值，使其分子链具有更好的流动性，所以得到较好的柔韧性与低吸水率。尽管尼龙612的 CONH/CH2比值与本发明尼龙126相同，但是尼龙126的结构单元十二碳二元胺中亚甲基活性明显高于尼龙612的单元结构十二碳二元酸，使得尼龙126分子拥有活性更高可自由伸展和旋转的次甲基长链，因此，使得其韧性与柔软性好，回弹率高。即便在很低的温度下也具有较高的抗冲击性和柔韧性，可以制作耐寒部件和柔软制品。
相对于现有其它型号尼龙的制备方法，本发明采用一步法聚合尼龙126，工艺流程短，且聚合得到的聚合物纯度高。
本发明制备方法前期通过高温高压条件下制备，有效加快了聚合物单体的聚合。在反应后期进一步加热升温，真空条件下，除去聚合物中小分子聚合物，使得聚合物分子量增加，从而使得出料聚合物总体性能更加优异。
综上，本发明所制备的尼龙126的综合性能方面更加优异，具有良好的机械、热力学性能；本发明尼龙126的特点是比市场售卖尼龙610与尼龙612具有更低的吸水率以及柔韧性。通过高压进行制备，有效的缩短了聚合反应周期，提高了生产效率。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、
a、首先在常温下将36.6公斤己二酸(分子式为HOOC-(CH2)4-COOH)加入酒精中，加热至40℃温度条件下，将50公斤十二碳二元胺(分子式为H2N-(CH2)12-NH2) 加入反应，用己二酸调节pH值至7.0，40℃恒温条件下搅拌1.5小时，得含有分子式 H3 +N(CH2)12N+H3 -OOC(CH2)4COO-尼龙盐溶液。
b、用抽滤器对尼龙126盐进行提纯：利用尼龙126盐在酒精中溶解度很小，而杂质在酒精中溶解度很大的特点，把尼龙126盐进行分离提纯，得到精制尼龙126盐，将精制的尼龙126盐在60℃条件下干燥10小时，得到干燥白色粉末状尼龙126盐86.4 公斤。
本实施例考察了酒精精制的作用，对比了上述得到的精制尼龙126盐与未经酒精精制的尼龙126盐的纯度，利用有机物减压蒸馏测定纯度，酒精精制尼龙126盐的纯度较未经酒精精制的尼龙126盐的纯度高0.25％。
c、将干燥白色粉末状尼龙126盐、水和分子量调节剂己二酸按1：2：0.001的重量比混合，加入到聚合反应釜中，抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa后充入高纯氮气气体至0.01MPa，再抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa充入高纯氮气气体，如此反复5次；加热，控制温度在120℃，反应1小时，升温190℃，聚合釜内压力达到 1.5MPa，恒温1小时后缓慢放气至常压，升温至250℃反应1.5小时后开始抽真空，反应真空度为0.01KPa，保持真空抽取时间为30min。出料，冷却后切粒，烘干制得分子式为-[-HN(CH2)12NHOC(CH2)4CO-]-n(测得出料尼龙的数均分子量约为35000)尼龙126成品79公斤，收率为91.5％。
实施例2、
a、首先在常温下将58.5公斤己二酸(分子式为HOOC-(CH2)4-COOH)加入酒精中，加热至50℃温度条件下，将80公斤十二碳二元胺(分子式为H2N-(CH2)12-NH2) 加入反应，用己二酸调节pH值至8，50℃恒温条件下搅拌1.5小时，得分子式 H3 +N(CH2)12N+H3 -OOC(CH2)4COO-尼龙盐溶液。
b、用抽滤器对尼龙126盐进行提纯：利用尼龙126盐在酒精中溶解度很小，而杂质在酒精中溶解度很大的特点，把尼龙126盐进行分离提纯，得到精制尼龙126盐，将精制的尼龙126盐在60℃条件下干燥18小时，得到干燥白色粉末状尼龙126盐138 公斤。
本实施例考察了酒精精制的作用，对比了上述得到的精制尼龙126盐与未经酒精精制的尼龙126盐的纯度，利用有机物减压蒸馏测定纯度，酒精精制尼龙126盐的纯度较未经酒精精制的尼龙126盐的纯度高0.26％。
c、将干燥白色粉末状尼龙126盐、水和分子量调节剂己二酸按1：4：0.002的重量比混合，加入到聚合反应釜中，抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa后充入高纯氮气气体至0.01MPa，再抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa充入高纯氮气气体，如此反复5次；加热，控制温度在140℃，反应0.5小时，升温195℃，聚合釜内压力达到 1.8MPa，恒温1.5小时后缓慢放气至常压，升温至255℃恒温1.0h后开始抽真空，反应真空度为30KPa，保持真空抽取时间40min。出料，冷却后切粒，烘干制得分子式为-[-HN(CH2)12NHOC(CH2)4CO-]-n(测得出料尼龙的数均分子量约为39000)尼龙126 成品125公斤，收率为90.3％。
实施例3、
a、首先在常温下将73公斤己二酸(分子式为HOOC-(CH2)4-COOH)加入酒精中，加热至50℃温度条件下，将100公斤十二碳二元胺(分子式为H2N-(CH2)12-NH2)加入反应，用己二酸调节pH值至9，60℃恒温条件下搅拌1小时，得分子式 H3 +N(CH2)12N+H3 -OOC(CH2)4COO-尼龙盐溶液。
b、用抽滤器对尼龙126盐进行提纯：利用尼龙126盐在酒精中溶解度很小，而杂质在酒精中溶解度很大的特点，把尼龙126盐进行分离提纯，得到精制尼龙126盐，将精制的尼龙126盐在60℃条件下干燥24小时，得到干燥白色粉末状尼龙126盐172 公斤。
本实施例考察了酒精精制的作用，对比了上述得到的精制尼龙126盐与未经酒精精制的尼龙126盐的纯度，利用有机物减压蒸馏测定纯度，酒精精制尼龙126盐的纯度较未经酒精精制的尼龙126盐的纯度高0.27％。
c、将干燥白色粉末状尼龙126盐、水和分子量调节剂己二酸按1：3：0.0015的重量比混合，加入到聚合反应釜中，抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa后充入高纯氮气气体至0.01MPa，再抽真空，使釜内压力达到-0.1MPa充入高纯氮气气体，如此反复5次；加热，控制温度在150℃，反应0.5小时，升温200℃，聚合釜内压力达到 1.9MPa，恒温1.5小时后缓慢放气至常压，升温至260℃恒温0.5h后开始抽真空，反应真空度为50KPa，保持真空抽取时间50min。出料，冷却后切粒，烘干制得分子式为-[-HN(CH2)12NHOC(CH2)4CO-]-n(测得出料尼龙的数均分子量约为41000)尼龙126 成品155公斤，收率为89.5％。
根据国标测试本发明实施例1-3得到的尼龙126的尼龙饱和吸水率与力学性能(测试数据为3种条件下产品的平均值)，对比参照尼龙610、尼龙612数据(郭宝华，张增民，徐军.聚酰胺合金技术与应用[M].机械工业出版社，2010.)，结果如表1所示。
表1本发明制备的尼龙126、尼龙610和尼龙612的性能
Figure BDA0001402233430000051
由表1中的数据可以看出，本发明制备的尼龙126的吸水率低，柔软性(主要指拉伸强度和弯曲强度)更加优于尼龙610和尼龙612。
以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。

Claims (6)

1.一种尼龙126的制备方法，包括如下步骤：
十二碳二元胺和己二酸经成盐反应得到尼龙126盐；向所述尼龙126盐中加入水和分子量调节剂，经聚合反应即得到所述尼龙126；
所述己二酸与所述十二碳二元胺的摩尔比为1：1~1.2；
所述聚合反应包括如下步骤：
1）将所述尼龙126盐、所述水和所述分子量调节剂加入至反应釜中，抽真空，充入惰性气体至压力到0.01～0.5MPa，加热至120℃～150℃，进行反应0.5～1小时；
所述尼龙126盐、所述水与所述分子量调节剂的质量比为1：2～4：0.001～0.002；
2）继续升温至190℃～200℃，所述反应釜内压力达到1.5～1.8MPa，恒温1.0～1.5小时后放气至常压；
3）继续升温至250℃～260℃，恒温0.5~1.5h后抽真空至真空度为0.01~50KPa，保持真空抽取30~50min后出料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述成盐反应包括如下步骤：
将所述己二酸加入至溶剂中，加热至40～60℃；然后加入所述十二碳二元胺，并调节pH值至7.0～9.0，进行所述成盐反应1~1.5小时。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为酒精。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述成盐反应结束后，采用如下方法提纯所述尼龙126盐：
过滤所述成盐反应后的体系即实现对所述尼龙126盐的提纯；
所述提纯步骤之后，还包括将所述尼龙126盐在50～60℃条件下干燥10～24小时的步骤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述分子量调节剂为己二酸或醋酸。
6.权利要求1-5中任一项所述方法制备的尼龙126。
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