窄分子量分布PA10T的缩聚方法与流程

专利2026-07-28  14


本发明属于聚酰胺材料合成领域,具体涉及一种耐高温聚酰胺材料及其合成方法。


背景技术:

1、聚酰胺又美国杜邦公司发明并首先将其产品化,其制备方法多样,包括低温溶液缩聚法、界面缩聚法、离子液体合成法、熔融缩聚法、酯胺交换法、水相溶液缩聚法、固相缩聚法等。杜邦公司随后开发了半芳香族尼龙材料投放市场,其相较于普通尼龙具有更高的耐热性能。目前已经工业化的半芳香族尼龙包括pa10t、pa10t等,因为其耐高温性能优异,因此可以采用熔融预缩聚和固相缩聚相结合。pa10t因为其原来来源广泛,并且耐高温性能优异,是最常见的半芳香族聚酰胺材料之一。

2、pa10t可以采用的制备方法十分有限,在制备过程中为了加速反应进行,常常需要在制备过程中加入催化剂以提升反应速率,常见的催化剂包括磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐等含磷的金属盐。cn103333335a公开了一种pa10t的制备方法,使用次磷酸钠作为催化剂。cn103342811a公开了一种高流动性pa10t聚酰胺预聚物,同样采用次磷酸钠作为催化剂。cn106916298a公开了一种pa10t/11共聚材料的制备方法,在制备过程中使用硫酸钡作为成核剂,催化剂选用次亚磷酸钠,随后补加11-氨基十一酸,获得所述共聚材料。cn106928450a公开了一种生物基pa10t共聚物的制备方法,是对苯二甲酸、癸二胺、脂肪族尼龙盐或聚合物共聚,使用硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉作为成核剂,次亚磷酸钠、次亚磷酸钾、亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙或次亚磷酸锌作为催化剂。cn113072699a公开了一种低吸湿性pa10t,催化剂为亚磷酸、次磷酸盐、次亚磷酸盐。由上述现有技术可知,目前pa10t的的催化剂还是以亚磷酸盐为主。

3、与此同时,与pa10t类似的pa10t在制备过程中常常也需要采用催化剂提升反应速率,常见的催化剂包括磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐等含磷的金属盐。cn108178831a公开了一种pa(66-co-6t)共聚物的制备方法,其在缩聚过程中使用的催化剂为亚磷酸钠、次亚磷酸钠、次亚磷酸钾、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙或次亚磷酸锌中的一种或几种。cn1590433a公开了一种半芳香族聚酰胺的制备方法,其在缩聚过程中使用磷酸、亚磷酸、次磷酸和其盐或酯的衍生物作为催化剂,如钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、锌盐、钴盐、锰盐等。cn106928451a公开了一种耐高温pa10t共聚物的制备方法,其在缩聚过程中同样使用亚磷酸钠、次亚磷酸钠、次亚磷酸钾、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙、次亚磷酸锌作为催化剂。cn111704715a公开了一种全对位芳香族聚酰胺的制备方法,其使用质子酸作为缩合催化剂,包括磷酸0-60%、甲磺酸0-95%、五氧化二磷5-70%混合而得。

4、申请人致力于对聚酰胺催化剂开展改性研究,也取得了多项成果。其中cn113045749a公开了一种长链聚酰胺材料的合成方法,并首次采用复合催化剂提升聚酰胺的反应速率,包括次亚磷酸盐、过渡金属盐和三苯基膦。

5、cn115028831a公开了一种窄分子量分布的pa10t的合成方法,采用次磷酸钴和二苯胺作为催化剂,获得了窄分子量分布的pa10t产物。

6、但是在次磷酸钴和二苯胺转用到pa10t的缩聚过程中,申请人发现产物的分子量分布不尽如人意,获得的产物分子量分布约为1.8~2.2。因此,目前亟需开发一种适用于pa10t的窄分子量催化剂。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种pa10t的合成方法,对次亚磷酸盐催化剂进行改进,能够在以水为分散介质的pa10t合成路线中提升合成效率,且产物分子量分布更窄。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种pa10t用缩聚催化剂组合物,一种pa10t的合成方法以及一种pa10t材料。使用所述催化剂组合物能够在以水为分散介质的pa10t合成过程中提升合成效率,且产物的分子量分布更窄。

3、本发明提供了一种pa10t用缩聚催化剂组合物,包括次磷酸钴和n,n-二己基苯胺。

4、在一个优选的实施例中,所述次磷酸钴和和n,n-二己基苯胺的摩尔比为1:(1.5~3),优选1:(1.7~2.7),进一步优选1:(2.0~2.6),进一步优选1:2.5。

5、本发明提供了一种pa10t的合成方法,包括如下步骤:(1)将癸二胺、脂肪族二酸和对苯二甲酸投入聚合反应釜中,加入水,密封并搅拌,用非反应性气体置换,设定气压为10~100kpa。(2)将釜内温度升至100~150℃并保温1~3小时,至原料完全成盐。(3)向釜中加入催化剂组合物,继续加热聚合反应釜,当釜内压力达到设定值时释放水气,并保压1~3小时。继续升温至280~330℃,恒压1~3小时,充气后出料,即得pa10t。

6、在一个优选的实施例中,所述步骤(1)中脂肪族二酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种。

7、在一个优选的实施例中,所述对苯二甲酸的投料量为脂肪族二酸和对苯二甲酸总摩尔量的50%以上,优选60%以上,进一步优选70%以上,进一步优选80%以上。

8、在一个优选的实施例中,所述步骤(1)中脂肪族二酸和对苯二甲酸投料量之和与癸二胺的投料量为等摩尔比。所述等摩尔比为包括小于1%的误差,优选小于0.5%的误差,进一步优选小于0.1%的误差。以癸二胺过量为佳。

9、在一个优选的实施例中,所述步骤(1)中非反应性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气中的一种或多种。

10、在一个优选的实施例中,所述步骤(1)中所述气压优选为10~50kpa,进一步优选为50kpa。

11、在一个优选的实施例中,所述步骤(2)中所述釜内温度升至110~130℃,优选110~120℃,进一步优选120℃。

12、在一个优选的实施例中,所述步骤(2)中保温时间为1~2小时,优选2小时。

13、在一个优选的实施例中,所述步骤(3)中以单体总量为100重量份计,催化剂的加入量为0.03~0.1重量份,优选0.03~0.07重量份,进一步优选0.05~0.06重量份,进一步优选0.055重量份

14、在一个优选的实施例中,所述步骤(3)中所述压力设定值为1~3mpa,优选2~3mpa,进一步优选3mpa。

15、在一个优选的实施例中,所述步骤(3)中保压时间为1~2小时,优选1小时。

16、在一个优选的实施例中,所述步骤(3)中继续升温的温度为280~330℃,优选290~330℃,进一步优选300~330℃,进一步优选320℃。

17、在一个优选的实施例中,所述步骤(3)中恒压时间为1~2小时,优选1小时。

18、本发明提供了一种由前述方法获得的pa10t。

19、在一个优选的实施例中,所述pa10t的分子量分布小于2.0,优选小于1.9,优选小于1.8,优选小于1.7,优选小于1.6。

20、在一个优选的实施例中,所述pa10t的熔点为295℃~325℃,优选300℃~325℃,优选310℃~325℃,优选320℃~325℃。

21、在一个优选的实施例中,所述pa10t的玻璃化转变温度为100℃~165℃,优选110℃~165℃,优选130℃~165℃,优选150℃~165℃。

22、本发明同现有技术相比,具有以下有益效果。

23、(1)本发明以次磷酸钴和n,n-二己基苯胺形成的复合物作为缩聚反应的催化剂,能够在以水为分散介质的pa10t合成过程中提升合成效率,缩短合成时间,降低生产成本。

24、(2)本发明所述复合催化剂能够均匀分散在反应体系中,其反应速率快,能够在釜内均匀催化,得到的pa10t材料分子量分布更低,性能得到进一步提升。


技术特征:

1.一种用于pa10t合成的复合催化剂,其特征在于,包括次磷酸钴和n,n-二己基苯胺,所述次磷酸钴和和n,n-二己基苯胺的摩尔比为1:(1.5~3),优选1:(1.7~2.7),优选1:(2.0~2.6),优选1:2.5。

2.一种pa10t的合成方法,其特征在于,使用如权利要求1所述复合催化剂作为催化剂。

3.如权利要求2所述一种pa10t的合成方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.如权利要求3所述一种pa10t的合成方法,其特征在于,所述步骤(1)中脂肪族二酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种;

5.如权利要求4所述一种pa10t的合成方法,其特征在于,所述步骤(3)中继续升温的温度为280~330℃,优选290~330℃,优选330℃。

6.如权利要求4所述一种pa10t的合成方法,其特征在于,所述步骤(3)中恒压时间为1~2小时,优选1小时。

7.如权利要求3~6任一项所述pa10t的合成方法获得的pa10t。

8.如权利要求7所述pa10t,其特征在于,所述pa10t的分子量分布小于2.0,熔点为295℃~325℃,玻璃化转变温度为100℃~165℃。


技术总结
本发明的提供了一种PA10T的合成方法,以次磷酸钴和N,N‑二己基苯胺形成的复合物作为缩聚催化剂,能够在以水为分散介质的PA10T合成过程中提升合成效率,缩短合成时间,降低生产成本。所述复合催化剂能够均匀分散在反应体系中,其反应速率快,能够在釜内均匀催化,得到的PA10T材料分子量分布更低,性能得到进一步提升。

技术研发人员:张小林,贺炳博
受保护的技术使用者:河南华盈新材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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